Номер 3, страница 49 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. Почему при плавлении льда и отвердевании воды их температура не меняется?

3. Почему при плавлении льда и отвердевании воды их температура не меняется?

Температура вещества является мерой средней кинетической энергии его молекул. Во время фазовых переходов, таких как плавление (переход из твердого состояния в жидкое) и отвердевание или кристаллизация (переход из жидкого состояния в твердое), температура вещества остается постоянной. Это происходит потому, что вся энергия, которая сообщается телу или отводится от него, расходуется на изменение внутренней структуры вещества, а не на изменение скорости движения его частиц.

Плавление льда

В твердом состоянии (лёд) молекулы воды находятся в строго определённых положениях, образуя кристаллическую решётку, и лишь колеблются около этих положений. Чтобы расплавить лёд, ему необходимо сообщить энергию. Когда лёд достигает своей температуры плавления (0 °C при нормальном давлении), вся поступающая извне тепловая энергия идёт на разрушение связей между молекулами в кристаллической решётке. В результате потенциальная энергия взаимодействия молекул увеличивается, а их средняя кинетическая энергия, определяющая температуру, остается неизменной. Процесс продолжается при постоянной температуре до тех пор, пока весь лёд не превратится в воду. Количество теплоты, необходимое для этого, называется теплотой плавления и рассчитывается по формуле $Q = \lambda m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления.

Отвердевание воды

Отвердевание (или кристаллизация) является обратным процессом. Когда жидкую воду охлаждают до температуры замерзания (0 °C), начинается формирование кристаллических связей между молекулами. При образовании этих связей, наоборот, выделяется энергия. Эта выделяемая энергия (теплота кристаллизации) компенсирует отвод тепла от воды в окружающую среду. В результате, пока вся вода не замерзнет, её температура будет оставаться постоянной на уровне 0 °C. Только после полного отвердевания всей массы воды температура образовавшегося льда может начать понижаться дальше.

Ответ: При плавлении льда и отвердевании воды их температура не меняется, потому что вся подводимая (при плавлении) или выделяющаяся (при отвердевании) энергия идёт на изменение потенциальной энергии взаимодействия молекул — то есть на разрушение или создание связей в кристаллической решётке. Средняя кинетическая энергия молекул, которая определяет температуру, в этих процессах остается постоянной.