Изменение агрегатных состояний

Плавление и кристаллизация

Пёрышкин «Физика 8», §12–15

Во время плавления температура не растёт

Пока тело плавится, термометр стоит на месте, хотя горелка продолжает греть.

Куда уходит теплота3

Вся подводимая энергия идёт на разрушение кристаллической решётки — на то, чтобы «расцепить» молекулы, а не разогнать их сильнее.

Средняя скорость молекул не меняется, значит не меняется и температура.

При кристаллизации всё наоборот: связи восстанавливаются, энергия выделяется, и температура тоже стоит на месте.

⚗

Опыт в Физлабе

График нагревания: полки плавления и кипения

Возьми лёд при −40 °C и смотри, где график становится горизонтальным.

Открыть опыт

Удельная теплота плавления

Показывает, сколько энергии нужно, чтобы расплавить 1 кг вещества, уже нагретого до температуры плавления.

Q = \lambda\,m

\lambda

— удельная теплота плавления, Дж/кг; у льда

3{,}4 \cdot 10^5

Сравнение с нагревом2

Чтобы расплавить 1 кг льда при 0 °C, нужно 340 кДж. Чтобы нагреть тот же килограмм воды от 0 до 80 °C — тоже примерно 340 кДж.

То есть плавление льда «стоит» столько же, сколько нагрев воды почти до кипения. Отсюда и понятно, почему лёд в напитке держит холод так долго.

Температура плавления и температура кристаллизации совпадают. Лёд плавится при 0 °C и вода замерзает при 0 °C — это одно и то же число, а не два разных.

Разобранные примеры

Сколько теплоты нужно, чтобы расплавить

2

кг льда при

0\ ^\circ

\lambda=3{,}4\cdot10^5

Дж/кг.разбор

$Q=\lambda m=3{,}4\cdot10^5\cdot2$ .
$Q=6{,}8\cdot10^5$ Дж.

Ответ:

6{,}8\cdot10^5

Дж

Почему температура льда не растёт, пока он плавится, хотя тепло подводят?разбор

Вся подводимая энергия идёт на разрушение кристаллической решётки.
Пока есть лёд и вода вместе, температура держится на $0\ ^\circ$ C.
На графике это горизонтальный участок.

Ответ: энергия идёт на разрушение решётки

Теплота сгорания топлива. …Испарение, кипение, конден…