Номер 4, страница 45 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

4. Почему в процессе плавления кристаллического вещества его температура не изменяется, несмотря на то, что теплота все время подводится?

4. В процессе плавления кристаллического вещества его температура не изменяется, потому что вся подводимая тепловая энергия расходуется не на увеличение скорости движения частиц, а на разрушение связей между ними в кристаллической решетке.
Рассмотрим этот процесс подробнее:

1. В твердом кристаллическом состоянии частицы (атомы, ионы или молекулы) вещества упорядочены и образуют кристаллическую решетку. Они не неподвижны, а совершают колебательные движения около своих положений равновесия. Температура тела как раз и является макроскопической мерой средней кинетической энергии этих колебательных движений.

2. При подведении теплоты к твердому телу его температура растет. Это означает, что средняя кинетическая энергия частиц увеличивается, и они начинают колебаться с большей амплитудой.

3. Когда тело достигает температуры плавления, амплитуда колебаний частиц становится настолько большой, что связывающие их силы уже не могут удержать их в узлах кристаллической решетки. Начинается процесс разрушения этой упорядоченной структуры — плавление.

4. С этого момента вся энергия, которую продолжает получать тело извне, идет на то, чтобы "разорвать" связи между частицами и дать им возможность перемещаться свободнее друг относительно друга, то есть на совершение работы против сил межмолекулярного притяжения. Эта энергия переходит во внутреннюю потенциальную энергию взаимодействия частиц, а не в их кинетическую энергию.

5. Поскольку средняя кинетическая энергия частиц не меняется во время плавления, температура вещества остается постоянной. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся кристаллическая решетка не будет полностью разрушена и вещество целиком не перейдет в жидкое состояние.

Количество теплоты, необходимое для полного плавления вещества массой $\text{m}$, уже нагретого до температуры плавления, называется теплотой плавления и вычисляется по формуле $Q = \lambda m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления, постоянная для данного вещества. Как видно из формулы, изменение температуры ($\Delta T$) в этом процессе равно нулю.

Ответ: Во время плавления вся подводимая к кристаллическому веществу теплота идет на разрушение его кристаллической решетки (увеличение потенциальной энергии взаимодействия частиц), а не на увеличение средней кинетической энергии частиц. Поскольку температура является мерой именно средней кинетической энергии, она остается постоянной на протяжении всего процесса фазового перехода.