Страница 56 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

1. Какой процесс называют плавлением?

1. Плавление — это физический процесс перехода вещества из твёрдого (как правило, кристаллического) состояния в жидкое. Этот процесс является фазовым переходом первого рода и происходит при определённой температуре, называемой температурой плавления.
С точки зрения молекулярной физики, при нагревании твёрдого тела его частицы (атомы, ионы или молекулы), находящиеся в узлах кристаллической решётки, начинают колебаться с большей энергией и амплитудой. Когда температура тела достигает температуры плавления, кинетическая энергия частиц становится достаточной для преодоления сил межмолекулярного притяжения, удерживающих их в строгом порядке. Кристаллическая решётка разрушается, и вещество переходит в жидкое агрегатное состояние, в котором частицы могут свободно перемещаться друг относительно друга.
Важной особенностью плавления кристаллических тел является то, что на протяжении всего процесса температура вещества не изменяется, несмотря на то, что к нему продолжает подводиться тепло. Вся подводимая энергия, называемая удельной теплотой плавления, расходуется на разрушение кристаллической решётки, то есть на увеличение потенциальной энергии взаимодействия частиц, а не их кинетической энергии (которая определяет температуру). Процесс, обратный плавлению, называется кристаллизацией или отвердеванием.

Ответ: Плавлением называют процесс перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое, который происходит при постоянной температуре (температуре плавления) и требует подвода энергии (теплоты плавления).

2. Какой процесс называют отвердеванием?

1. Плавлением называют фазовый переход вещества из твёрдого кристаллического состояния в жидкое. Этот процесс происходит при подводе к телу определённого количества теплоты. Когда вещество достигает определённой температуры, называемой температурой плавления, вся подводимая к нему энергия идёт не на увеличение его температуры, а на разрушение кристаллической решётки. В результате этого молекулы или атомы вещества перестают быть связанными в жёсткую структуру и могут свободно перемещаться друг относительно друга, что характерно для жидкого состояния. Ответ: Плавление – это процесс перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое при температуре плавления.

2. Отвердеванием (или кристаллизацией) называют процесс, обратный плавлению. Это фазовый переход вещества из жидкого состояния в твёрдое. Он происходит при отводе от вещества теплоты. Когда жидкость охлаждается до температуры отвердевания, её частицы (атомы, молекулы) замедляют своё движение и начинают выстраиваться в упорядоченную структуру — кристаллическую решётку. В ходе всего процесса отвердевания температура чистого вещества остаётся постоянной, а энергия (теплота кристаллизации) выделяется в окружающую среду. Ответ: Отвердевание – это процесс перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое при температуре отвердевания.

3. Температурой плавления называют температуру, при которой твёрдое кристаллическое вещество плавится, то есть переходит в жидкое состояние. Для каждого чистого вещества при заданном давлении существует своя определённая температура плавления. Температурой отвердевания (или температурой кристаллизации) называют температуру, при которой вещество переходит из жидкого состояния в твёрдое. Для чистых кристаллических веществ температура плавления и температура отвердевания равны. Например, у воды при нормальном атмосферном давлении температура плавления и отвердевания составляет $0$ °C. Ответ: Температура плавления – это температура, при которой вещество плавится; температура отвердевания – это температура, при которой вещество кристаллизуется. Для чистых веществ эти температуры совпадают.

3. Что называют температурой плавления; температурой отвердевания?

Температура плавления — это строго определённая температура, при которой кристаллическое вещество переходит из твёрдого агрегатного состояния в жидкое. Во время процесса плавления, несмотря на то, что к телу подводится энергия (например, его нагревают), его температура не изменяется до тех пор, пока всё вещество не расплавится. Это связано с тем, что вся подводимая энергия расходуется на разрушение кристаллической решётки вещества. Температура плавления является одной из ключевых физических характеристик чистого вещества. Например, для льда при нормальном атмосферном давлении она составляет $0^{\circ}\text{C}$.
Ответ: Температура, при которой вещество переходит из твёрдого состояния в жидкое.

Температура отвердевания (также называемая температурой кристаллизации) — это температура, при которой вещество переходит из жидкого состояния в твёрдое (кристаллическое). Процесс отвердевания сопровождается выделением энергии (теплоты кристаллизации), и температура вещества остаётся постоянной до его полного затвердевания. Для чистых кристаллических веществ температура отвердевания в точности равна температуре плавления. Например, вода превращается в лёд (отвердевает) при температуре $0^{\circ}\text{C}$, что является и температурой плавления льда.
Ответ: Температура, при которой вещество переходит из жидкого состояния в твёрдое.

1. Можно ли расплавить свинец в оловянной ложке?

1. Для того чтобы расплавить одно вещество (в данном случае свинец) в сосуде из другого вещества (в данном случае оловянная ложка), необходимо, чтобы температура плавления материала сосуда была выше температуры плавления вещества, которое в нём плавят. В противном случае сосуд расплавится раньше содержимого.

Сравним температуры плавления олова и свинца.

Температура плавления олова ($Sn$): $T_{пл. \, олова} \approx 232°C$.

Температура плавления свинца ($Pb$): $T_{пл. \, свинца} \approx 327,5°C$.

Как мы видим, $T_{пл. \, олова} < T_{пл. \, свинца}$.

Это означает, что при нагревании оловянная ложка достигнет своей температуры плавления и расплавится раньше, чем свинец, который в ней находится, успеет нагреться до своей температуры плавления.

Ответ: Нет, расплавить свинец в оловянной ложке нельзя, потому что температура плавления олова ($ \approx 232°C$) значительно ниже температуры плавления свинца ($ \approx 327,5°C$), и ложка расплавится первой.

2. Почему для измерения температуры в северных районах нашей страны используются спиртовые, а не ртутные термометры?

Для измерения температуры в северных районах используются спиртовые термометры вместо ртутных из-за существенных различий в их физических свойствах, а именно — в температурах замерзания (кристаллизации).

Решение

Принцип действия жидкостных термометров основан на свойстве жидкостей равномерно расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении. Для корректной работы термометра необходимо, чтобы его рабочая жидкость (ртуть или спирт) оставалась в жидком агрегатном состоянии во всем диапазоне измеряемых температур.

Ключевым фактором для выбора термометра в условиях низких температур является точка замерзания его рабочего вещества. Сравним эти показатели для ртути и этилового спирта (основы спиртовых термометров):

Температура замерзания ртути: $T_{замерзания (Hg)} \approx -38.8 \text{ °C}$.

Температура замерзания этилового спирта: $T_{замерзания (C_2H_5OH)} \approx -114 \text{ °C}$.

В северных районах России, например в Якутии, зимние температуры воздуха регулярно опускаются значительно ниже $-40 \text{ °C}$. В таких условиях ртуть в термометре замерзнет, то есть перейдет из жидкого состояния в твердое. Замерзшая ртуть перестанет реагировать на дальнейшее понижение температуры, и термометр станет бесполезным, показывая значение, близкое к своей точке замерзания.

Спирт, напротив, имеет гораздо более низкую температуру замерзания. Он остается в жидком состоянии даже при очень сильных морозах, что позволяет спиртовым термометрам точно измерять температуру вплоть до значений около $-100 \text{ °C}$. Поэтому для метеорологических наблюдений и бытового использования в регионах с холодным климатом подходят только спиртовые термометры.

Ответ: Спиртовые термометры используются в северных районах потому, что температура замерзания спирта (около $-114 \text{ °C}$) значительно ниже температуры замерзания ртути (около $-39 \text{ °C}$). Это позволяет им сохранять работоспособность и точно измерять температуру в условиях сильных морозов, при которых ртуть замерзает, и ртутный термометр перестает функционировать.