1 Что называют: а) плавлением; б) кристаллизацией?
Плавлением называют процесс перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое при нагревании.
Кристаллизацией называют процесс перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое при охлаждении.
2 Какую температуру называют температурой плавления?
Температурой плавления называют температуру, при которой вещество переходит из твёрдого состояния в жидкое при нормальном давлении.
3. Существует ли температура плавления для аморфных веществ?
Аморфные вещества не имеют чёткой температуры плавления, они размягчаются в определённом диапазоне температур, поскольку их частицы расположены неупорядоченно.
4 На что с точки зрения молекулярно-кинетической теории расходуется полученное веществом в процессе плавления количество теплоты? Почему количество теплоты, необходимое для расплавления кристаллического тела при температуре плавления, пропорционально его массе?
В процессе плавления полученное веществом тепло расходуется на разрушение связей между молекулами в кристаллической решётке, преодоление сил межмолекулярного взаимодействия и переход частиц в жидкое состояние. Количество теплоты, необходимое для плавления, пропорционально массе вещества, потому что для разрушения связей в большем количестве вещества требуется больше энергии.
5. Что называют удельной теплотой плавления?
Удельной теплотой плавления называют количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг вещества из твёрдого состояния в жидкое при температуре плавления.
6 Как изменяется кинетическая энергия хаотического движения молекул в процессе плавления? Изменяется ли при этом потенциальная энергия их взаимодействия друг с другом?
В процессе плавления кинетическая энергия молекул остаётся неизменной, так как температура не изменяется. При этом увеличивается потенциальная энергия взаимодействия между молекулами, так как связи в кристаллической решётке разрушаются.
7 Как соотносятся температура кристаллизации и температура плавления? Как соотносятся количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации вещества, и количество теплоты, поглощаемое при его плавлении? Объясните почему.
Температура кристаллизации равна температуре плавления, так как это два взаимно обратных процесса. Количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации, равно количеству теплоты, поглощаемому при плавлении, потому что энергия расходуется или выделяется только на изменение состояния вещества, а не на нагревание или охлаждение.
Упражнения
На рис. 249 приведён график зависимости температуры тела массой 2 кг от времени. Используя этот график и соответствующие таблицы из учебника, выполните следующие задания и ответьте на вопросы.
1) Определите, какое это вещество.
2) Каким процессам соответствуют участки АВ, ВС, CD, DE, ED
3) Как изменялась кинетическая энергия хаотического движения молекул этого вещества на участках АВ, ВС, CD, DE, ЕН
4) В какой точке (L или N) молекулы данного вещества обладали большей кинетической энергией хаотического движения?
5) В какой из точек (D или Е) молекулы данного вещества обладали большей потенциальной энергией взаимодействия друг с другом?
6) Какое количество теплоты было передано веществу на участках АН, НС, CD, ОН
7) Какое количество теплоты получает вещество на участке BE?
8) ) Оцените мощность нагревателя, используемого на разных этапах представленного процесса.
Вещество — это вода, так как её температура плавления 0 градусов, а температура кипения 100 градусов.
На участке AB лёд нагревается, на BC плавится. CD — это нагревание воды, а DE — её кипение. На EF пар становится горячее.
На AB, CD и EF температура растёт, значит, молекулы двигаются быстрее, их кинетическая энергия увеличивается. На BC и DE температура не меняется, энергия идёт на разрыв связей.
В точке N молекулы двигаются быстрее, чем в точке L, потому что температура там выше.
В точке E молекулы взаимодействуют слабее, так как вещество стало паром. Это значит, что их потенциальная энергия больше, чем в точке D.
Количество теплоты на каждом участке:
AH (нагрев льда): Q = c * m * ΔT BC (плавление): Q = λ * m CD (нагрев воды): Q = c * m * ΔT DE (кипение): Q = λ * m На участке BE вода кипит, значит, Q = λ * m.
Мощность нагревателя можно найти по формуле P = Q / t. Если нагрев шёл равномерно, мощность почти не менялась.