Номер 197, страница 35 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Плавление и отвердевание кристаллических тел. Удельная теплота плавления - номер 197, страница 35.

Условие.

197. На рисунке 32 приведён график нагревания и плавления олова. Каким процессам соответствуют участки $AB$, $BC$ и $CD$ графика? Как изменяется внутреннее строение олова в течение всего времени наблюдения? Сколько времени длился процесс плавления?

Рис. 32

Решение.

Каким процессам соответствуют участки AB, BC и CD графика?

График показывает зависимость температуры олова от времени при его нагревании.

Участок AB: На этом участке температура олова растёт со временем. Это означает, что олово в твёрдом (кристаллическом) состоянии нагревается от начальной температуры (около 50 °С) до температуры плавления.

Участок BC: На этом участке температура олова остаётся постоянной, несмотря на то, что к нему продолжает поступать тепло. Это процесс плавления — переход вещества из твёрдого состояния в жидкое. Температура, при которой это происходит (около 232 °С), является температурой плавления олова.

Участок CD: На этом участке температура снова начинает расти. Это означает, что всё олово расплавилось и теперь происходит нагревание жидкого олова.

Ответ: Участок AB соответствует процессу нагревания твёрдого олова. Участок BC — процессу плавления олова. Участок CD — процессу нагревания жидкого олова.

Как изменяется внутреннее строение олова в течение всего времени наблюдения?

На участке AB олово находится в твёрдом состоянии, его атомы образуют кристаллическую решётку и совершают колебательные движения около положений равновесия. При нагревании амплитуда этих колебаний увеличивается, что приводит к росту внутренней энергии.

На участке BC происходит плавление. Поступающая энергия идёт на разрушение кристаллической решётки. Расстояние между атомами увеличивается, и они получают возможность перемещаться друг относительно друга. Внутренняя энергия вещества продолжает расти за счёт увеличения потенциальной энергии взаимодействия атомов, в то время как их средняя кинетическая энергия (а значит, и температура) остаётся постоянной. На этом участке олово существует одновременно в твёрдой и жидкой фазах.

На участке CD всё олово находится в жидком состоянии. Кристаллическая решётка полностью разрушена, атомы движутся хаотично. При дальнейшем нагревании увеличивается скорость движения атомов, а следовательно, растут их средняя кинетическая энергия и температура. Внутренняя энергия продолжает увеличиваться.

Ответ: Вначале (участок AB) олово является твёрдым кристаллическим телом, при нагревании увеличивается амплитуда колебаний атомов в узлах решётки. Затем (участок BC) кристаллическая решётка разрушается, и олово переходит в жидкое состояние. В конце (участок CD) олово находится в жидком состоянии, и при нагревании увеличивается скорость хаотичного движения его атомов.

Сколько времени длился процесс плавления?

Дано:

Из графика находим время начала и окончания плавления:

Время начала плавления (точка B): $t_1 = 1.5 \text{ мин}$

Время окончания плавления (точка C): $t_2 = 3 \text{ мин}$

$t_1 = 1.5 \text{ мин} = 1.5 \cdot 60 \text{ с} = 90 \text{ с}$
$t_2 = 3 \text{ мин} = 3 \cdot 60 \text{ с} = 180 \text{ с}$

Найти:

Продолжительность процесса плавления, $\Delta t$.

Решение:

Процесс плавления на графике соответствует горизонтальному участку BC. Его длительность можно найти как разность времени, соответствующего концу и началу этого участка:

$\Delta t = t_2 - t_1$

$\Delta t = 3 \text{ мин} - 1.5 \text{ мин} = 1.5 \text{ мин}$

Переводя в секунды:

$\Delta t = 180 \text{ с} - 90 \text{ с} = 90 \text{ с}$

Ответ: Процесс плавления длился 1.5 минуты (или 90 секунд).