Методические рекомендации и сборник задач по физике для учащихся 8-х классов часть I (стр. 6 из 17)

Кинетическая энергия молекул при этом почти не меняется.

5. Иногда при очень осторожном ведении процесса удается достичь «переохлаждения» - охлаждения жидкости до температуры несколько ниже точки плавления без отвердевания. В этом случае малейший толчок ведет к частичному затвердеванию с повышением температуры до точки плавления.

6. Аморфные тела (стекло, воск, парафин, вар) не имеют определенной точки плавления. Они размягчаются постепенно. На рисунке показаны графики изменения температуры при подводе теплоты к кристаллическим (а) и аморфным (б) телам.

7. Почти все тела при плавлении увеличиваются в объеме, при отвердевании – уменьшаются (сжимаются). При увеличении давления, под которым находятся эти вещества, их температура плавления повышается. (Давление препятствует увеличению объема.) Исключения: вода (лед), чугун и некоторые другие вещества – при отвердевании они увеличиваются в объеме, при плавлении – уменьшаются. Их температура плавления понижается при увеличении давления.

8. Переход из жидкой фазы в газообразную называется парообразованием. Обратный переход из газообразной фазы в жидкую называется конденсацией.

9. Парообразование происходит двумя путями – испарением и кипением.

Испарение происходит с поверхности жидкости при любой температуре. Испарение с поверхности жидкости происходит тем интенсивнее,

· чем больше свободная поверхность жидкости (так как при этом увеличивается количество молекул, вылетающих из жидкости в единицу времени),

· чем выше температура жидкости (так как при этом увеличивается скорость движение молекул жидкости и, следовательно, их кинетическая энергия, т.е. увеличивается число молекул, способных преодолеть молекулярное притяжение жидкости) и

· чем меньше внешнее давление на свободную поверхность жидкости. Скорость испарения увеличивается также при удалении образовавшихся над жидкостью паров. Испарение происходит интенсивнее у тех жидкостей, у которых меньше силы сцепления между молекулами (летучие жидкости).

При испарении увеличивается потенциальная энергия молекул за счет уменьшения кинетических энергий оставшихся. Следовательно, температура жидкости при испарении уменьшается (если нет внешнего подвода теплоты).

10. Механизм кипения состоит в следующем. В жидкости при ее нагревании образуются пузырьки растворенного воздуха, содержащие внутри пар жидкости, появляющийся при повышении ее температуры. С повышением температуры давление пара увеличивается. Под действием выталкивающей силы пузырьки поднимаются вверх и, пока верхние слои жидкости холоднее нижних, частично конденсируется. Когда вся жидкость прогревается достаточно, пузырьки пара достигают поверхности жидкости, давление в них достигает атмосферного, и пар из пузырьков, поднявшихся на поверхность жидкости, вырывается наружу. Парообразование, происходящее одновременно внутри и с поверхности жидкости, называется кипением. Каждое вещество при данном давлении кипит при вполне определенной температуре, которая остается неизменной во все время кипения.

11. Температура кипения или точка кипения – температура кипения жидкости при постоянном давлении. При увеличении внешнего давления температура кипения повышается, при уменьшении – понижается. Наличие в жидкости растворенного вещества меняет ее температуру кипения.

12. При парообразовании за счет подводимой теплоты потенциальная энергия молекул вещества, имеющего массу m, возрастает на величину

L – удельная теплота парообразования – количество теплоты, необходимое для превращения единицы массы жидкости в пар при температуре кипения.

Удельная теплота парообразования уменьшается с повышением температуры испаряющейся жидкости. В частности, при повышении температуры кипения (например, вследствие повышения давления) удельная теплота парообразования при кипении уменьшается. Например, удельная теплота парообразования воды при разных температурах следующая:

t,

0 100 200

r, МДж/кг 2,50 2,20 1,94

При конденсации потенциальная энергия молекул уменьшается на величину

и соответствующее количество теплоты отводится и окружающим телам.

§2. Плавление и отвердевание. Качественные задачи.

Задача 158. Почему лед не сразу начинает таять, если его внести с мороза в натопленную комнату?

Задача 159. Температура плавления стали 1400

. При сгорании пороха в канале ствола орудия достигается температура 3600 . Почему ствол орудия не плавится при выстреле?

Задача 160. Два тигля с одинаковой массой расплавленного свинца остывают в помещениях с разной температурой. Какой график (см. рис.) построен для теплого помещения и какой – для холодного? Найдите различия в графиках и объясните причины этих различий.

Задача 161. Почему зимой при длительных остановках воду из радиатора автомобиля выливают?

Задача 162. Оболочки космических кораблей и ракет делают из тугоплавких металлов и специальных сплавов. Почему?

Задача 163. При спаивании стальных деталей иногда пользуются медным припоем. Почему нельзя паять медные детали стальным припоем?

Задача 164. Почему невозможно пользоваться очень маленьким паяльником при пайке массивных кусков меди или железа?

Задача 165. Объясните на основании молекулярно-кинетической теории, почему не повышается температура в момент плавления и кристаллизации тела.

Задача 166. Два одинаковых сосуда из полиэтилена заполнили водой, температура которой 0

. Один сосуд поместили в воду, другой – в измельченный лед, имеющих, как и окружающий воздух, температуру 0 . Замерзнет ли вода в каком-нибудь из этих сосудов?

Задача 167. Можно ли заморозить воду расплавленным металлом?

Задача 168. На рисунке ниже показано, как со временем изменяется температура при нагревании и охлаждении свинца. Твердому или жидкому состоянию соответствуют участки графика AB, BC, CD, GH? Что может быть причиной того, что участок GH круто падает вниз? Чему равны температуры плавления и кристаллизации свинца?

Задача 169. График, приведенный на рисунке ниже, выражает зависимость температуры вещества при его нагревании и плавлении от времени. а) Какую температуру имело вещество в первоначальный момент? б) Через сколько времени от начала наблюдения температура достигла 635

? в) Какова продолжительность перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое? г) Какому веществу соответствует график?

Задача 170. Начертите график плавления меди, откладывая по вертикальной оси температуру в масштабе 20

в 1 см, а по горизонтальной – время в масштабе 10 мин в 1 см. Начальную температуру меди примите равной 1000 , время нагревания до температуры плавления – 20 мин, а время перехода меди в жидкое состояние – 30 мин.

Задача 171. Постройте примерный график для нагревания, плавления и кристаллизации олова.

Задача 172. В сосуде находится лед при температуре –10 . Сосуд поставили на горелку, которая дает в равные промежутки времени равное количество теплоты. Укажите, какой график (см. рисунок ниже) соответствует описанному случаю и в чем ошибочны другие графики.

Задача 173. Внимательно рассмотрев график охлаждения и кристаллизации вещества (см. рисунок ниже), ответьте: а) Для какого вещества составлен график? б) Сколько времени охлаждалось вещество от 20

до температуры кристаллизации? в) Сколько времени длился процесс кристаллизации? г) О чем говорит участок графика DE? д) Как приблизительно расположились бы точки A, B, C относительно друг друга

и точки 0, если бы при той же температуре окружающей среды был бы составлен график для того же вещества, но большей массы?

Задача 174. Какому из двух тел одинакового объема – слитке алюминия или отливке из винца – надо передать большее количество теплоты и во сколько раз, чтобы перевести их из твердого состояния в жидкое при их температурах плавления?

Задача 175. Возможно ли такое явление: физическое тело передает некоторое количество теплоты окружающей среде, но при этом не охлаждается (предполагается, что расход теплоты не восполняется).