Номер 2, страница 49 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. Какие участки графика соответствуют процессам, в которых вода получает энергию, а какие — процессам, в которых вода отдаёт энергию? Почему вы так думаете?

2. Поскольку конкретный график не предоставлен, рассмотрим общие принципы тепловых процессов для воды (в состояниях льда, жидкости и пара). Энергетические изменения связаны с изменением внутренней энергии вещества, которая складывается из кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.

Процессы, в которых вода получает энергию:

• Нагревание (льда, воды или пара). На графике зависимости температуры от полученного количества теплоты это участки, где кривая идет вверх. При нагревании сообщаемая энергия идет на увеличение средней кинетической энергии молекул, что проявляется в росте температуры тела. Количество теплоты описывается формулой $Q = cm\Delta T$.
• Плавление (переход льда в воду). На графике это горизонтальный участок при температуре плавления ($0^\circ\text{C}$ при нормальном давлении). Вся получаемая энергия ($Q = \lambda m$) идет на разрушение кристаллической решетки льда. При этом кинетическая энергия молекул не меняется (температура постоянна), но растет их потенциальная энергия.
• Парообразование (переход воды в пар). На графике это горизонтальный участок при температуре кипения ($100^\circ\text{C}$ при нормальном давлении). Вся получаемая энергия ($Q = Lm$) расходуется на преодоление сил межмолекулярного притяжения в жидкости и превращение ее в газ. Потенциальная энергия молекул значительно увеличивается, а кинетическая остается неизменной (температура постоянна).

Процессы, в которых вода отдает энергию:

• Охлаждение (пара, воды или льда). На графике зависимости температуры от времени это участки, где кривая идет вниз. При охлаждении вещество отдает энергию в окружающую среду, средняя кинетическая энергия его молекул уменьшается, что проявляется в понижении температуры.
• Конденсация (переход пара в воду). На графике охлаждения это горизонтальный участок при температуре конденсации. При сближении молекул газа и образовании между ними связей (превращении в жидкость) выделяется энергия, которая отводится от вещества.
• Кристаллизация (замерзание воды, переход в лед). На графике охлаждения это горизонтальный участок при температуре кристаллизации. При формировании кристаллической решетки из жидкости также выделяется энергия, так как молекулы занимают положения с меньшей потенциальной энергией.

Мы так думаем, потому что получение энергии телом приводит либо к увеличению его температуры (росту кинетической энергии молекул), либо к изменению его агрегатного состояния в сторону меньшего порядка (росту потенциальной энергии молекул). Отдача энергии, наоборот, приводит к понижению температуры или к переходу в более упорядоченное состояние.

Ответ: Вода получает энергию при нагревании, плавлении и парообразовании. На графике зависимости температуры от подведенной теплоты этому соответствуют участки с положительным наклоном (нагревание) и горизонтальные участки (плавление, кипение). Вода отдает энергию при охлаждении, конденсации и кристаллизации. На графике охлаждения этому соответствуют участки с отрицательным наклоном (охлаждение) и горизонтальные участки (конденсация, кристаллизация).

3. Вопрос, вероятно, звучит так: "Почему при плавлении температура вещества не изменяется, хотя ему сообщается энергия?".

Плавление – это процесс перехода вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое. Этот процесс происходит при постоянной температуре, называемой температурой плавления.

В твердом состоянии частицы (атомы, молекулы) вещества образуют упорядоченную структуру — кристаллическую решетку, и совершают колебания около положений равновесия. Чтобы расплавить твердое тело, необходимо сообщить ему энергию. Эта энергия, называемая удельной теплотой плавления ($ \lambda $), не увеличивает среднюю кинетическую энергию частиц, которая и определяет температуру тела. Вместо этого вся подводимая энергия расходуется на разрушение связей в кристаллической решетке. В результате разрушения решетки частицы получают возможность перемещаться свободнее, и их потенциальная энергия взаимодействия увеличивается. Поскольку кинетическая энергия частиц в среднем не меняется, температура вещества остается постоянной на протяжении всего процесса плавления.

Процесс будет продолжаться при постоянной температуре до тех пор, пока все твердое вещество не перейдет в жидкое состояние. Только после этого дальнейшее подведение энергии приведет к росту температуры уже жидкого вещества.

Ответ: При плавлении вся подводимая к телу энергия расходуется на разрушение его кристаллической решетки, то есть на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул, а не на увеличение их средней кинетической энергии. Поскольку температура является мерой средней кинетической энергии молекул, она остается постоянной в течение всего процесса плавления.