Номер 2, страница 59 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Глава 1. Тепловые явления. Параграф 16. График плавления и отвердевания кристаллических тел. Вопросы после параграфа - номер 2, страница 59.

Условие.

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

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

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

Процессы, в которых вода получает энергию, соответствуют участкам графика, где температура вещества повышается или происходит фазовый переход из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное. К таким процессам относятся:

• Нагревание льда, воды или водяного пара (на графике это наклонные участки с ростом температуры).
• Плавление льда (горизонтальный участок на графике при температуре плавления $0^\circ C$).
• Парообразование (кипение) воды (горизонтальный участок на графике при температуре кипения $100^\circ C$).

Это объясняется тем, что для увеличения внутренней энергии вещества ему необходимо сообщить некоторое количество теплоты ($Q>0$). Внутренняя энергия состоит из кинетической энергии движения молекул (которая связана с температурой) и потенциальной энергии их взаимодействия. При нагревании растет кинетическая энергия молекул, а при плавлении или парообразовании — потенциальная, так как полученная энергия расходуется на разрушение связей между молекулами (кристаллической решетки при плавлении и межмолекулярных связей при кипении).

Процессы, в которых вода отдает энергию, соответствуют участкам графика, где температура вещества понижается или происходит фазовый переход из менее упорядоченного состояния в более упорядоченное. К таким процессам относятся:

• Охлаждение водяного пара, воды или льда (на графике это наклонные участки с падением температуры).
• Конденсация пара (горизонтальный участок на графике при температуре кипения $100^\circ C$).
• Кристаллизация (замерзание) воды (горизонтальный участок на графике при температуре плавления $0^\circ C$).

В этих случаях вещество отдает теплоту в окружающую среду ($Q<0$), его внутренняя энергия уменьшается. При охлаждении уменьшается кинетическая энергия молекул, а при конденсации и кристаллизации уменьшается их потенциальная энергия за счет образования связей между молекулами.

Ответ: Вода получает энергию при нагревании, плавлении и парообразовании. Вода отдает энергию при охлаждении, конденсации и кристаллизации. Это связано с изменением внутренней энергии вещества (кинетической и потенциальной энергии его молекул) при теплообмене с окружающей средой.

3. Почему при плавлении...

(Предполагается, что вопрос звучит так: "Почему при плавлении температура вещества не меняется?")

При плавлении температура вещества (например, льда) не меняется, потому что вся подводимая извне тепловая энергия расходуется не на увеличение средней кинетической энергии молекул (которая и определяет температуру), а на разрушение кристаллической решетки. Молекулы в твердом теле (льде) прочно связаны друг с другом и колеблются около определенных положений равновесия. Чтобы перевести вещество в жидкое состояние, необходимо сообщить молекулам дополнительную энергию, достаточную для преодоления сил притяжения и разрушения этой упорядоченной структуры. Эта энергия увеличивает потенциальную энергию взаимодействия молекул, а не их кинетическую энергию. Пока весь лед не расплавится и не превратится в воду, его температура будет оставаться постоянной и равной температуре плавления ($0^\circ C$ для воды при нормальном атмосферном давлении). Только после завершения фазового перехода дальнейшее подведение тепла будет приводить к росту температуры уже жидкой воды.

Ответ: При плавлении вся подводимая тепловая энергия идет на разрушение кристаллической решетки, то есть на увеличение потенциальной энергии молекул, а не на увеличение их кинетической энергии, поэтому температура вещества остается постоянной до полного завершения процесса.