Номер 1, страница 59 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Обсуди с товарищем. § 16. График плавления и отвердевания кристаллических тел. Глава 1. Тепловые явления - номер 1, страница 59.

1. Объясните, какие энергетические преобразования наблюдаются при отвердевании воды.

1. Решение

Отвердевание воды, также известное как кристаллизация или замерзание, представляет собой фазовый переход вещества из жидкого агрегатного состояния в твёрдое. Этот процесс происходит при постоянной температуре (температуре кристаллизации, для воды это $0^\circ\text{C}$ при нормальном давлении) и сопровождается выделением энергии в окружающую среду.

Энергетические преобразования при этом процессе можно описать следующим образом:

1. В жидком состоянии молекулы воды обладают как кинетической энергией (энергией движения), так и потенциальной энергией (энергией взаимодействия друг с другом). Сумма этих энергий составляет внутреннюю энергию воды.

2. При охлаждении воды до температуры замерзания её внутренняя энергия уменьшается за счет снижения средней кинетической энергии молекул — они начинают двигаться медленнее.

3. В момент начала отвердевания температура перестаёт падать. Молекулы воды начинают выстраиваться в упорядоченную структуру — кристаллическую решётку льда. В этой решётке молекулы связаны друг с другом более прочными силами, чем в жидком состоянии. Формирование этих связей приводит к уменьшению потенциальной энергии системы молекул.

4. Согласно закону сохранения энергии, уменьшение потенциальной энергии молекул сопровождается выделением эквивалентного количества энергии во внешнюю среду. Эта энергия выделяется в виде тепла и называется теплотой кристаллизации. Количество выделившегося тепла $Q$ при кристаллизации массы $m$ вещества рассчитывается по формуле: $Q = \lambda \cdot m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления (кристаллизации) воды.

Следовательно, ключевое энергетическое преобразование при отвердевании воды — это переход потенциальной энергии взаимодействия молекул во внутреннюю энергию окружающей среды (тепло). При этом средняя кинетическая энергия молекул (а значит, и температура) в ходе самого фазового перехода остаётся неизменной.

Ответ: При отвердевании воды происходит уменьшение её внутренней энергии. Конкретно, потенциальная энергия взаимодействия молекул преобразуется в тепловую энергию, которая выделяется в окружающую среду. Этот процесс происходит при постоянной температуре.