Плавление и отвердевание кристаллических тел

Конспект по физике для 8 класса «Плавление и отвердевание кристаллических тел». ВЫ УЗНАЕТЕ: Чем объясняются процессы плавления и отвердевания кристаллических тел. Что такое температура плавления и кристаллизации. Как выглядит график плавления и отвердевания кристаллических тел.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Плавление и отвердевание кристаллических тел

Как известно, многие твёрдые тела имеют кристаллическое строение. Рассмотрим подробнее процесс превращения вещества из твёрдого состояния в жидкое — плавление, а также обратный процесс — отвердевание. Очевидно, для осуществления процесса плавления необходимо сообщить телу некоторое количество теплоты.

ПЛАВЛЕНИЕ ЛЬДА

Рассмотрим следующий опыт. В пробирке нагреем лёд, взятый при температуре –20 °С. Несмотря на то что мы непрерывно нагреваем содержимое пробирки, в течение некоторого времени лёд остаётся в твёрдом состоянии. При этом его температура повышается. Но как только температура льда окажется равной 0 °С, её повышение прекращается, хотя спиртовка продолжает гореть. В пробирке появляется вода. Воды становится всё больше, а льда — всё меньше. Как только исчезнут последние кристаллики льда, температура воды начнёт повышаться.

ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ

Для любого вещества существует температура, выше которой это вещество не может находиться в твёрдом состоянии, оно плавится. Температура, при которой вещество плавится, называется температурой плавления.

Следовательно, чтобы расплавить кристаллическое тело, необходимо нагреть его до температуры плавления и в дальнейшем сообщать ему энергию до тех пор, пока всё оно постепенно не превратится в жидкость.

Рассмотрим график зависимости температуры от времени в опыте, описанном выше. Сначала в течение некоторого времени температура льда повышается от —20 до 0 °С. После этого лёд начинает плавиться, и температура смеси «вода + лёд» остаётся постоянной до тех пор, пока процесс плавления не завершится. После этого температура воды вновь начинает повышаться.

АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНАЯ ПРИРОДА ПЛАВЛЕНИЯ

Что же происходит с молекулами (атомами) вещества при плавлении? В кристаллических телах молекулы расположены в строгом порядке и колеблются около своих положений равновесия. При этом температура тела зависит от скорости движения его молекул. Подводимое тепло приводит к увеличению средней скорости движения молекул, следовательно, растёт их средняя кинетическая энергия и температура тела. Поэтому отклонение молекул от положения равновесия увеличивается, но кристаллическая структура вещества ещё сохраняется. Когда вещество нагреется до температуры плавления, его температура перестаёт расти. Внутренняя энергия теперь увеличивается не за счёт кинетической энергии, а за счёт увеличения потенциальной энергии взаимодействия молекул. Таким образом, теперь вся получаемая энергия расходуется на-разрушение кристаллической решётки. Вещество плавится и переходит из твёрдого состояния в жидкое. Далее нагревается уже жидкость. При этом увеличивается кинетическая энергия молекул, значит, температура жидкости возрастает.

ОТВЕРДЕВАНИЕ. ТЕМПЕРАТУРА ОТВЕРДЕВАНИЯ

Переход вещества из жидкого состояния в твердое — отвердевание — происходит в обратном порядке. Вынесем пробирку с водой на мороз. Сначала температура воды понижается. При этом скорость движения молекул уменьшается и их средняя кинетическая энергия понижается. При О С понижение температуры прекращается, хотя внутренняя энергия воды продолжает уменьшаться. Выделяемое количество теплоты идёт на нагревание окружающей среды. Силы взаимодействия теперь удерживают медленно движущиеся молекулы, в результате чего формируется кристаллическая решётка. Данный процесс идёт без изменения температуры вещества. После этого температура получившегося льда начинает уменьшаться до тех пор, пока не сравняется с температурой окружающей среды.

Существует температура, ниже которой вещество в жидком состоянии находиться не может, оно отвердевает. Температура, при которой вещество отвердевает, называется температурой отвердевания.

Опыты показывают, что для кристаллических тел отвердевание вещества всегда происходит при той же температуре, при которой вещество плавится: tпл = tотв

Для образования сосулек необходимо, чтобы одновременно происходило два процесса: таяние льда и замерзание воды. А можно ли расплавить лёд при температуре ниже О °С?

Заполним водой небольшую коробочку. Вертикально воткнём в коробочку иголки так, чтобы ушками они касались дна. Заморозим воду в коробочке так, чтобы иголки вмёрзли вертикально в лёд. Теперь на иголки положим кусок льда, а сверху поставим груз и поместим коробочку на мороз. Что мы увидим спустя некоторое время? Лёд опустился до коробочки, т. е. под давлением лёд плавится даже при отрицательной температуре и иголки проходят насквозь!


Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Плавление и отвердевание кристаллических тел».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Плавление и отвердевание кристаллических тел
5 (100%) 1 vote[s]

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *