Номер 1, страница 49 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Изучите график (см. рис. 26) и опишите процессы, происходящие с водой.

1. Изучите график (см. рис. 26) и опишите процессы, происходящие с водой.

Поскольку сам график (рис. 26) не предоставлен, будем анализировать стандартную кривую нагревания и парообразования воды, которая изначально находится в твердом состоянии (лёд) при температуре ниже $0^\circ\text{C}$. Предположим, что на графике по вертикальной оси отложена температура $T$ (в градусах Цельсия), а по горизонтальной оси — количество подводимой теплоты $Q$ (в джоулях) или время $t$ (при условии, что нагрев происходит с постоянной мощностью). Такой график будет состоять из нескольких участков.

Участок AB: Нагревание льда.

На этом участке вещество находится в твердом агрегатном состоянии. При подведении теплоты температура льда равномерно повышается от некоторого начального отрицательного значения до температуры плавления, равной $0^\circ\text{C}$. Вся получаемая энергия идет на увеличение кинетической энергии движения молекул, что и проявляется в росте температуры. Количество теплоты, необходимое для этого процесса, рассчитывается по формуле: $Q_1 = c_л \cdot m \cdot (T_{пл} - T_{нач})$, где $c_л$ — удельная теплоемкость льда, $m$ — масса, $T_{пл}$ — температура плавления ($0^\circ\text{C}$), $T_{нач}$ — начальная температура льда.

Участок BC: Плавление льда.

На этом участке происходит фазовый переход — плавление. Лёд превращается в воду. Температура вещества остается постоянной и равной $0^\circ\text{C}$ до тех пор, пока весь лёд не расплавится. Подводимая энергия расходуется не на увеличение кинетической энергии молекул (поэтому температура не растет), а на разрушение кристаллической решетки льда. Это приводит к увеличению потенциальной энергии взаимодействия молекул. На этом участке вещество представляет собой смесь льда и воды. Количество теплоты, необходимое для плавления, определяется формулой: $Q_2 = \lambda \cdot m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления льда.

Участок CD: Нагревание воды.

После того как весь лёд расплавился, вещество находится в жидком состоянии. Дальнейшее подведение теплоты приводит к росту температуры воды от $0^\circ\text{C}$ до температуры кипения, равной $100^\circ\text{C}$ (при нормальном атмосферном давлении). Как и на первом участке, подводимая энергия идет на увеличение кинетической энергии молекул. Количество теплоты рассчитывается по формуле: $Q_3 = c_в \cdot m \cdot (T_{кип} - T_{пл})$, где $c_в$ — удельная теплоемкость воды, $T_{кип}$ — температура кипения ($100^\circ\text{C}$).

Участок DE: Кипение воды.

При достижении температуры $100^\circ\text{C}$ начинается процесс кипения — интенсивного парообразования. На этом участке происходит второй фазовый переход — из жидкого состояния в газообразное (пар). Температура системы "вода-пар" остается постоянной ($100^\circ\text{C}$), пока вся вода не выкипит. Подводимая энергия расходуется на преодоление сил межмолекулярного притяжения и превращение воды в пар, то есть на увеличение потенциальной энергии молекул. Количество теплоты для парообразования находится по формуле: $Q_4 = L \cdot m$, где $L$ — удельная теплота парообразования воды.

Участок EF: Нагревание пара.

Когда вся вода превратилась в пар, дальнейшее подведение теплоты приводит к повышению температуры пара выше $100^\circ\text{C}$. Вещество находится в газообразном состоянии. Энергия снова идет на увеличение кинетической энергии молекул. Количество теплоты рассчитывается по формуле: $Q_5 = c_п \cdot m \cdot (T_{кон} - T_{кип})$, где $c_п$ — удельная теплоемкость водяного пара, $T_{кон}$ — конечная температура пара.

Ответ: График отображает последовательность процессов: нагревание льда (рост температуры), плавление льда (температура постоянна, $0^\circ\text{C}$), нагревание воды (рост температуры), кипение воды (температура постоянна, $100^\circ\text{C}$) и нагревание пара (рост температуры).

2. Какие участки графика соответствуют процессам, в которых...

Поскольку текст вопроса неполон, приведем ответы на наиболее вероятные вопросы, которые могли бы следовать далее, основываясь на описанных выше участках графика (AB, BC, CD, DE, EF).

а) ...происходит нагревание вещества без изменения его агрегатного состояния?

Этому соответствуют участки, на которых температура растет. Это участки AB (нагревание льда), CD (нагревание воды) и EF (нагревание пара).

б) ...происходит изменение агрегатного состояния вещества?

Этому соответствуют участки, на которых температура остается постоянной, несмотря на подведение тепла. Это участки BC (плавление) и DE (кипение).

в) ...внутренняя энергия вещества увеличивается за счет роста кинетической энергии его молекул?

Это происходит при нагревании, то есть на участках AB, CD и EF. Рост кинетической энергии молекул макроскопически проявляется как повышение температуры.

г) ...внутренняя энергия вещества увеличивается за счет роста потенциальной энергии взаимодействия его молекул?

Это происходит во время фазовых переходов, когда подводимая энергия тратится на разрушение связей между молекулами. Этому соответствуют участки BC и DE.

д) ...вещество находится одновременно в двух агрегатных состояниях?

Это происходит на участках фазовых переходов: BC (смесь льда и воды) и DE (смесь воды и пара).

Ответ: а) Нагревание вещества: участки AB, CD, EF. б) Изменение агрегатного состояния: участки BC, DE. в) Рост кинетической энергии молекул: участки AB, CD, EF. г) Рост потенциальной энергии молекул: участки BC, DE. д) Вещество в двух состояниях: участки BC, DE.