Страница 57 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

3. Будет ли цинк плавиться, если его нагреть до температуры 420 °С? Почему?

Да, цинк будет плавиться, если его нагреть до температуры $420 \text{ °C}$.

Почему?

Плавление — это физический процесс перехода вещества из твёрдого кристаллического состояния в жидкое. Для каждого чистого кристаллического вещества этот процесс начинается при достижении определённой температуры, называемой температурой плавления.

Чтобы определить, будет ли плавиться цинк, необходимо сравнить температуру, до которой его нагрели, с его температурой плавления.

Из физических справочников известно, что температура плавления цинка ($T_{пл}$) при нормальном атмосферном давлении составляет:

$T_{пл} \approx 419,5 \text{ °C}$

В условии задачи указано, что цинк нагревают до температуры ($T_{нагр}$):

$T_{нагр} = 420 \text{ °C}$

Сравним эти два значения:

$420 \text{ °C} > 419,5 \text{ °C}$

Следовательно, $T_{нагр} > T_{пл}$.

Поскольку температура, до которой нагрели цинк, превышает его температуру плавления, цинк не только достигнет этой температуры, но и перейдёт в жидкое состояние, то есть расплавится.

Ответ: Да, цинк будет плавиться, потому что температура нагрева ($420 \text{ °C}$) выше температуры плавления цинка (приблизительно $419,5 \text{ °C}$).

4. В каком агрегатном состоянии находятся при температуре 1000 °С следующие вещества: алюминий, вольфрам, железо, золото, свинец, серебро?

Дано:

Температура $T = 1000 \,^{\circ}\text{C}$

Вещества: алюминий, вольфрам, железо, золото, свинец, серебро.

Перевод температуры в систему СИ (Кельвины):

$T_K = T_C + 273.15$

$T_K = 1000 + 273.15 = 1273.15 \, \text{К}$

Найти:

Агрегатное состояние каждого из веществ при температуре $T$.

Решение

Чтобы определить агрегатное состояние вещества, нужно сравнить заданную температуру $T$ с температурами плавления ($T_{пл}$) и кипения ($T_{кип}$) этого вещества. Для удобства будем использовать справочные данные в градусах Цельсия.

• Если $T < T_{пл}$, вещество находится в твердом состоянии.
• Если $T_{пл} < T < T_{кип}$, вещество находится в жидком состоянии.
• Если $T > T_{кип}$, вещество находится в газообразном состоянии.

Алюминий

Температура плавления алюминия $T_{пл} \approx 660 \,^{\circ}\text{C}$, а температура кипения $T_{кип} \approx 2519 \,^{\circ}\text{C}$. Так как $660 \,^{\circ}\text{C} < 1000 \,^{\circ}\text{C} < 2519 \,^{\circ}\text{C}$, алюминий при данной температуре находится в жидком состоянии.

Ответ: жидкое состояние.

Вольфрам

Температура плавления вольфрама $T_{пл} \approx 3422 \,^{\circ}\text{C}$. Так как $1000 \,^{\circ}\text{C} < 3422 \,^{\circ}\text{C}$, вольфрам при данной температуре находится в твердом состоянии.

Ответ: твердое состояние.

Железо

Температура плавления железа $T_{пл} \approx 1538 \,^{\circ}\text{C}$. Так как $1000 \,^{\circ}\text{C} < 1538 \,^{\circ}\text{C}$, железо при данной температуре находится в твердом состоянии.

Ответ: твердое состояние.

Золото

Температура плавления золота $T_{пл} \approx 1064 \,^{\circ}\text{C}$. Так как $1000 \,^{\circ}\text{C} < 1064 \,^{\circ}\text{C}$, золото при данной температуре находится в твердом состоянии.

Ответ: твердое состояние.

Свинец

Температура плавления свинца $T_{пл} \approx 327 \,^{\circ}\text{C}$, а температура кипения $T_{кип} \approx 1749 \,^{\circ}\text{C}$. Так как $327 \,^{\circ}\text{C} < 1000 \,^{\circ}\text{C} < 1749 \,^{\circ}\text{C}$, свинец при данной температуре находится в жидком состоянии.

Ответ: жидкое состояние.

Серебро

Температура плавления серебра $T_{пл} \approx 962 \,^{\circ}\text{C}$, а температура кипения $T_{кип} \approx 2162 \,^{\circ}\text{C}$. Так как $962 \,^{\circ}\text{C} < 1000 \,^{\circ}\text{C} < 2162 \,^{\circ}\text{C}$, серебро при данной температуре находится в жидком состоянии.

Ответ: жидкое состояние.

5. Какие вещества можно расплавить в воде, находящейся при температуре 100 °С?

5. Чтобы расплавить какое-либо вещество, его необходимо нагреть до температуры плавления. Следовательно, в воде, находящейся при температуре $100 \:^{\circ}\text{C}$ (температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении), можно расплавить любое вещество, температура плавления которого ($T_{плавления}$) меньше или равна $100 \:^{\circ}\text{C}$.

Таким образом, основное условие для плавления вещества в кипящей воде можно записать как:

$T_{плавления} \le 100 \:^{\circ}\text{C}$

Приведем примеры веществ, удовлетворяющих этому условию, которые при этом не вступают в бурную химическую реакцию с водой:

• Легкоплавкие металлы и сплавы:
  • Галий (Ga): $T_{плавления} = 29.8 \:^{\circ}\text{C}$
  • Цезий (Cs): $T_{плавления} = 28.4 \:^{\circ}\text{C}$
  • Рубидий (Rb): $T_{плавления} = 39.3 \:^{\circ}\text{C}$
  • Сплав Вуда (сплав висмута, свинца, олова и кадмия): $T_{плавления} \approx 70 \:^{\circ}\text{C}$
  • Сплав Розе (сплав висмута, свинца и олова): $T_{плавления} \approx 98 \:^{\circ}\text{C}$
• Неметаллы и органические вещества:
  • Фосфор (белый): $T_{плавления} = 44.1 \:^{\circ}\text{C}$
  • Парафин: $T_{плавления}$ находится в диапазоне $46-68 \:^{\circ}\text{C}$
  • Стеарин: $T_{плавления} = 69.3 \:^{\circ}\text{C}$
  • Нафталин: $T_{плавления} = 80.3 \:^{\circ}\text{C}$
  • Пищевые жиры (например, сливочное масло): $T_{плавления} \approx 32-35 \:^{\circ}\text{C}$
• Простейший пример:
  • Лёд (твёрдая фаза воды): $T_{плавления} = 0 \:^{\circ}\text{C}$

Важно отметить, что некоторые вещества, например, щелочные металлы натрий (Na, $T_{плавления} = 97.8 \:^{\circ}\text{C}$) и калий (K, $T_{плавления} = 63.5 \:^{\circ}\text{C}$), хотя и имеют подходящую температуру плавления, не могут быть безопасно расплавлены в воде, так как они вступают с ней в бурную химическую реакцию со взрывом.

Ответ: в воде при температуре $100 \:^{\circ}\text{C}$ можно расплавить любые вещества, температура плавления которых не превышает $100 \:^{\circ}\text{C}$. Примерами таких веществ являются галлий, парафин, стеарин, нафталин, а также легкоплавкие сплавы, такие как сплав Вуда или сплав Розе.