Физика · конспекты
★0
Физика › 8 класс › Изменение агрегатных состояний вещества

Тема 15Плавление и отвердевание

★★★
Термины темы — найди их в тексте:ПлавлениеТемпература плавленияОтвердеваниеагрегатных состоянияхкристаллизациятемпература не меняетсякристаллическиеАморфные

Вещество может находиться в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. При нагревании и охлаждении оно переходит из одного состояния в другое.

Опыт

В стакан положили толчёный лёд из морозилки и опустили термометр. Лёд нагревается от комнатного воздуха, и температура растёт — до 0 ∘C0\,{}^\circ\text{C}. Дальше лёд начинает таять, а термометр показывает 0 ∘C0\,{}^\circ\text{C}, пока не растает весь лёд.

Пока лёд тает, температура смеси льда и воды — 0 °C
Пока лёд тает, температура смеси льда и воды — 0 °C Иллюстрация: light-fizika.ru
Определение

Плавление — переход вещества из твёрдого состояния в жидкое. Температура плавления — температура, при которой вещество плавится. Отвердевание (кристаллизация) — переход вещества из жидкого состояния в твёрдое.

Закон

При неизменном давлении вещество отвердевает при той же температуре, при которой плавится. Во время плавления и отвердевания температура не меняется.

График плавления и отвердевания льда

AB — нагревание льда, BC — плавление, CD — нагревание воды, DE — охлаждение воды, EF — кристаллизация, FK — охлаждение льда
AB — нагревание льда, BC — плавление, CD — нагревание воды, DE — охлаждение воды, EF — кристаллизация, FK — охлаждение льда Иллюстрация: light-fizika.ru
Почему так?

Горизонтальные участки BC и EF — плавление и кристаллизация. Вся энергия при плавлении идёт на разрушение кристаллической решётки — на то, чтобы частицы «вырвались» со своих мест. Скорость частиц, а значит и температура, при этом не растёт. При кристаллизации частицы снова занимают места в решётке, а энергия выделяется.

Температура плавления некоторых веществ, °C

Веществоtплt_{\text{пл}}Веществоtплt_{\text{пл}}Веществоtплt_{\text{пл}}
Водород−259Олово232Медь1085
Кислород−219Свинец327Чугун1200
Спирт−114Цинк420Сталь1500
Ртуть−39Алюминий660Железо1539
Лёд0Серебро962Платина1772
Натрий98Золото1064Вольфрам3387
Запомни

Определённую температуру плавления имеют только кристаллические тела. Аморфные тела — стекло, воск, смола, пластилин — при нагревании размягчаются постепенно.

Образ для запоминания

Горизонтальная «полочка» на графике — это «стройка»: пока разбирают кристаллическую решётку (или строят её), температура стоит на месте — вся энергия уходит на работу, а не на нагрев.

⚗ Мини-опыт

Включите нагрев и следите за графиком. На каких участках температура не меняется? Что в это время происходит со льдом? Затем включите охлаждение.

▶ Симуляция PhET

На вкладке «Изменения фазы» выберите воду и медленно нагревайте лёд. Когда кристалл начинает разрушаться? Охладите — как частицы снова выстраиваются?

Агрегатное состояние веществаОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Что происходит с температурой льда, пока он тает?
Энергия идёт на разрушение кристаллической решётки, а не на нагрев.
2При какой температуре кристаллизуется вода при нормальном давлении?
Вещество отвердевает при той же температуре, при которой плавится.
3Что из перечисленного не имеет определённой температуры плавления?
Стекло — аморфное тело, оно размягчается постепенно.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. При какой температуре кристаллизуется свинец?

    Ответ

    При 327 ∘C327\,{}^\circ\text{C}.

    Как получилось?

  2. Можно ли расплавить олово в свинцовой ложке?

    Ответ

    Да: олово плавится при 232 ∘C232\,{}^\circ\text{C}, а свинец — только при 327 ∘C327\,{}^\circ\text{C}.

    Как получилось?

  3. Можно ли расплавить медь в алюминиевой кастрюле?

    Ответ

    Нет: алюминий расплавится раньше (660 ∘C660\,{}^\circ\text{C} против 1085 ∘C1085\,{}^\circ\text{C}).

    Как получилось?

  4. Почему в Якутии зимой (до −50 ∘C-50\,{}^\circ\text{C}) пользуются спиртовыми, а не ртутными термометрами?

    Ответ

    Ртуть замерзает при −39 ∘C-39\,{}^\circ\text{C}, а спирт — только при −114 ∘C-114\,{}^\circ\text{C}.

    Как получилось?

  5. Как называется переход вещества из жидкого состояния в твёрдое?

    Ответ

    Отвердевание (кристаллизация).

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. Что происходит с веществом и с его внутренней энергией на горизонтальном участке BC графика?

    Ответ

    Вещество плавится; температура постоянна, но внутренняя энергия растёт — увеличивается потенциальная энергия частиц.

    Как получилось?

  2. Почему нить лампы накаливания делают из вольфрама?

    Ответ

    Нить раскаляется до 25002500–3000 ∘C3000\,{}^\circ\text{C}, а вольфрам плавится только при 3387 ∘C3387\,{}^\circ\text{C}.

    Как получилось?

  3. В комнате при 0 ∘C0\,{}^\circ\text{C} стоит сосуд со льдом и водой при 0 ∘C0\,{}^\circ\text{C}. Будет ли лёд таять?

    Ответ

    Нет: температуры одинаковы, теплообмена нет, а для плавления нужна энергия.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Плавление
Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.
Температура плавления
Температура, при которой вещество плавится.
Отвердевание (кристаллизация)
Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое.
Температура плавления льда
0 ∘C0\,{}^\circ\text{C} (при нормальном давлении)
Температура при плавлении
Не меняется, пока всё вещество не расплавится.
Аморфные тела
Не имеют определённой температуры плавления (стекло, воск, смола).

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.