Ссылка на файл: >>>>>> http://file-portal.ru/График перехода агрегатных состояний/
Фазовые переходы
Агрегатное состояние вещества
Решение задач по теме "Агрегатные состояния вещества. Переходы из одного агрегатного состояния в другое"
Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев. Лёд, вода и водяной пар — примеры трёх агрегатных состояний вещества: В каком именно агрегатном состоянии находится данное вещество — зависит от его температуры и других внешних условий, в которых оно находится. При изменении внешних условий например, если внутренняя энергия тела увеличивается или уменьшается в результате нагревания или охлаждения могут происходить фазовые переходы — изменения агрегатных состояний вещества тела. Нас будут интересовать следующие фазовые переходы. Большинство твёрдых тел являются кристаллическими , то есть имеют кристаллическую решётку — строго определённое, периодически повторяющееся в пространстве расположение своих частиц. Частицы атомы или молекулы кристаллического твёрдого тела совершают тепловые колебания вблизи фиксированных положений равновесия — узлов кристаллической решётки. Плавлением называется превращение кристаллического твёрдого тела в жидкость. Расплавить можно любое тело — для этого нужно нагреть его до температуры плавления , которая зависит лишь от вещества тела, но не от его формы или размеров. Температуру плавления данного вещества можно определить из таблиц. Наоборот, если охлаждать жидкость, то рано или поздно она перейдёт в твёрдое состояние. Превращение жидкости в кристаллическое твёрдое тело называется кристаллизацией или отвердеванием. Таким образом, плавление и кристаллизация являются взаимно обратными процессами. Температура, при которой жикость кристаллизуется, называется температурой кристаллизации. Оказывается, что температура кристаллизации равна температуре плавления: Так, при лёд плавится, а вода кристаллизуется; что именно происходит в каждом конкретном случае — зависит от внешних условий например, подводится ли тепло к веществу или отводится от него. Как происходят плавление и кристаллизация? Для уяснения сути этих процессов рассмотрим графики зависимости температуры тела от времени при его нагревании и охлаждении — так называемые графики плавления и кристаллизации. Начнём с графика плавления рис. Пусть в начальный момент времени точка на графике тело является кристаллическим и имеет некоторую температуру. Затем к телу начинает подводиться тепло скажем, тело поместили в плавильную печь , и температура тела повышается до величины — температуры плавления данного вещества. На участке тело получает количество теплоты. При достижении температуры плавления в точке ситуация качественно меняется. Несмотря на то, что тепло продолжает подводиться, температура тела остаётся неизменной. На участке происходит плавление тела — его постепенный переход из твёрдого состояния в жидкое. Внутри участка мы имеем смесь твёрдого вещества и жидкости, и чем ближе к точке , тем меньше остаётся твёрдого вещества и тем больше появляется жидкости. Наконец, в точке от исходного твёрдого тела не осталось ничего: Участок соответствует дальнейшему нагреванию жидкости или, как говорят, расплава. На этом участке жидкость поглощает количество теплоты. Но нас сейчас больше всего интересует — участок фазового перехода. Почему не меняется температура смеси на этом участке? Вернёмся назад, к началу процесса нагревания. Повышение температуры твёрдого тела на участке есть результат возрастания интенсивности колебаний его частиц в узлах кристаллической решётки: Однако эта часть столь мала, что её можно не принимать во внимание. Кристаллическая решётка расшатывается всё сильнее и сильнее, и при температуре плавления размах колебаний достигает той предельной величины, при которой силы притяжения между частицами ещё способны обеспечивать их упорядоченное расположение друг относительно друга. С этого момента всё подводимое тепло идёт на совершение работы по разрыву связей, удерживающих частицы в узлах кристаллической решётки, то есть на увеличение потенциальной энергии частиц. Кинетическая энергия частиц при этом остаётся прежней, так что температура тела не меняется. В точке кристаллическая структура исчезает полностью, разрушать больше нечего, и подводимое тепло снова идёт на увеличение кинетической энергии частиц — на нагревание расплава. Итак, для превращения твёрдого тела в жидкость мало довести его до температуры плавления. Необходимо дополнительно уже при температуре плавления сообщить телу некоторое количество теплоты для полного разрушения кристаллической решётки то есть для прохождения участка. Это количество теплоты идёт на увеличение потенциальной энергии взаимодействия частиц. Следовательно, внутренняя энергия расплава в точке больше внутренней энергии твёрдого тела в точке на величину. Опыт показывает, что величина прямо пропорциональна массе тела:. Коэффициент пропорциональности не зависит от формы и размеров тела и является характеристикой вещества. Он называется удельной теплотой плавления вещества. Удельную теплоту плавления данного вещества можно найти в таблицах. Удельная теплота плавления численно равна количеству теплоты, необходимому для превращения в жидкость одного килограмма данного кристаллического вещества, доведённого до температуры плавления. Мы видим, что для разрушения кристаллической решётки льда требуется почти в раз больше энергии! Лёд относится к веществам с большой удельной теплотой плавления и поэтому весной тает не сразу природа приняла свои меры: Теперь перейдём к рассмотрению кристаллизации — процесса, обратного плавлению. Начинаем с точки предыдущего рисунка. Предположим, что в точке нагревание расплава прекратилось печку выключили и расплав выставили на воздух. Дальнейшее изменение температуры расплава представлено на рис. Жидкость остывает участок , пока её температура не достигнет температуры кристаллизации, которая совпадает с температурой плавления. С этого момента температура расплава меняться перестаёт, хотя тепло по-прежнему уходит от него в окружающую среду. На участке происходит кристаллизация расплава — его постепенный переход в твёрдое состояние. Внутри участка мы снова имеем смесь твёрдой и жидкой фаз, и чем ближе к точке , тем больше становится твёрдого вещества и тем меньше — жидкости. Следующий участок соответствует дальнейшему остыванию твёрдого тела, возникшего в результате кристаллизации. Нас опять-таки интересует участок фазового перехода: Снова вернёмся в точку. После прекращения подачи тепла температура расплава понижается, так как его частицы постепенно теряют кинетическую энергию в результате соударений с молекулами окружающей среды и излучения электромагнитных волн. Так возникнут условия для зарождения кристаллической решётки, и она действительно начнёт формироваться благодаря дальнейшему уходу энергии из расплава в окружающее пространство. Одновременно начнётся встречный процесс выделения энергии: Выделяющееся в ходе кристаллизации тепло в точности компенсирует потерю тепла в окружающую среду, и потому температура на участке не меняется. Вследствие продолжающегося рассеяния энергии во внешнюю среду понижение температуры возобновится, но только остывать уже будет образовавшееся твёрдое тело участок. Как показывает опыт, при кристаллизации на участке выделяется ровно то же самое количество теплоты , которое было поглощено при плавлении на участке. Парообразование — это переход жидкости в газообразное состояние в пар. Существует два способа парообразования: Испарением называется парообразование, которое происходит при любой температуре со свободной поверхности жидкости. Эти молекулы и образуют пар над поверхностью жидкости. Разные жидкости испаряются с разными скоростями: Быстро испаряются эфир, ацетон, спирт их иногда называют летучими жидкостями , медленнее — вода, намного медленнее воды испаряются масло и ртуть. Скорость испарения растёт с повышением температуры в жару бельё высохнет скорее , поскольку увеличивается средняя кинетическая энергия молекул жидкости, и тем самым возрастает число быстрых молекул, способных покинуть её пределы. Скорость испарения зависит от площади поверхности жидкости: Одновременно с испарением наблюдается и обратный процесс: Превращение пара в жидкость называется конденсацией. Конденсация замедляет испарение жидкости. Так, в сухом воздухе бельё высохнет быстрее, чем во влажном. Быстрее оно высохнет и на ветру: В некоторых ситуациях скорость конденсации может оказаться равной скорости испарения. Тогда оба процесса компенсируют друг друга и наступает динамическое равновесие: Конденсацию водяного пара в атмосфере мы постоянно наблюдаем в виде облаков, дождей и выпадающей по утрам росы; именно испарение и конденсация обеспечивают круговорот воды в природе, поддерживая жизнь на Земле. Поскольку испарение — это уход из жидкости самых быстрых молекул, в процессе испарения средняя кинетическая энергия молекул жидкости уменьшается, то есть жидкость остывает. Вам хорошо знакомо ощущение прохлады и порой даже зябкости особенно при ветре , когда выходишь из воды: Кстати сказать, ещё лучше при этом втягивать воздух в себя, поскольку на поверхность чая тогда приходит сухой окружающий воздух, а не влажный воздух из наших лёгких ;-. Ту же прохладу можно почувствовать, если провести по руке кусочком ваты, смоченным в летучем растворителе скажем, в ацетоне или жидкости для снятия лака. В сорокаградусную жару благодаря усиленному испарению влаги через поры нашего тела мы сохраняем свою температуру на уровне нормальной; не будь этого терморегулирующего механизма, в такую жару мы бы попросту погибли. Наоборот, в процессе конденсации жидкость нагревается: Кипение оказывается возможным потому, что в жидкости всегда растворено какое-то количество воздуха, попавшего туда в результате диффузии. При нагревании жидкости этот воздух расширяется, пузырьки воздуха постепенно увеличиваются в размерах и становятся видимы невооружённым глазом в кастрюле с водой они осаждают дно и стенки. Внутри воздушных пузырьков находится насыщенный пар, давление которого, как вы помните, быстро растёт с повышением температуры. Чем крупнее становятся пузырьки, тем большая действует на них архимедова сила, и определённого момента начинается отрыв и всплытие пузырьков. Поднимаясь вверх, пузырьки попадают в менее нагретые слои жидкости; пар в них конденсируется, и пузырьки сжимаются опять. Схлопывание пузырьков вызывает знакомый нам шум, предшествующий закипанию чайника. Наконец, с течением времени вся жидкость равномерно прогревается, пузырьки достигают поверхности и лопаются, выбрасывая наружу воздух и пар — шум сменяется бульканьем, жидкость кипит. При кипении наряду с обычным испарением идёт превращение жидкости в пар по всему объёму — испарение внутрь воздушных пузырьков с последующим выводом пара наружу. Вот почему кипящая жидкость улетучивается очень быстро: В отличие от испарения, происходящего при любой температуре, жидкость начинает кипеть только при достижении температуры кипения — именно той температуры, при которой пузырьки воздуха оказываются в состоянии всплыть и добраться до поверхности. При температуре кипения давление насыщенного пара становится равно внешнему давлению на жидкость в частности, атмосферному давлению. Соответственно, чем больше внешнее давление, тем при более высокой температуре начнётся кипение. При нормальном атмосферном давлении атм или Па температура кипения воды равна. Поэтому давление насыщенного водяного пара при температуре равно Па. Этот факт необходимо знать для решения задач — часто он считается известным по умолчанию. На вершине Эльбруса атмосферное давление равно атм, и вода там закипит при температуре. А под давлением атм вода начнёт кипеть только при. Температура кипения при нормальном атмосферном давлении является строго определённой для данной жидкости величиной температуры кипения, приводимые в таблицах учебников и справочников — это температуры кипения химически чистых жидкостей. Наличие в жидкости примесей может изменять температуру кипения. Скажем, водопроводная вода содержит растворённый хлор и некоторые соли, поэтому её температура кипения при нормальном атмосферном давлении может несколько отличаться от. Так, спирт кипит при , эфир — при , ртуть — при. В таблице температур кипения мы видим также, что кислород кипит при. Значит, при обычных температурах кислород — это газ! Мы знаем, что если чайник снять с огня, то кипение тут же прекратится — процесс кипения требует непрерывного подвода тепла. Вместе с тем, температура воды в чайнике после закипания перестаёт меняться, всё время оставаясь равной. Куда же при этом девается подводимое тепло? Ситуация аналогична процессу плавления: В данном случае — на совершение работы по удалению молекул на такие расстояния, что силы притяжения окажутся неспособными удерживать молекулы неподалёку друг от друга, и жидкость будет переходить в газообразное состояние. Рассмотрим графическое представление процесса нагревания жидкости — так называемый график кипения рис. Участок предшествует началу кипения. На участке жидкость кипит, её масса уменьшается. В точке жидкость выкипает полностью. Чтобы пройти участок , то есть чтобы жидкость, доведённую до температуры кипения, полностью превратить в пар, к ней нужно подвести некоторое количество теплоты. Опыт показывает, что данное количество теплоты прямо пропорционально массе жидкости:. Коэффициент пропорциональности называется удельной теплотой парообразования жидкости при температуре кипения. Удельная теплота парообразования численно равна количеству теплоты, которое нужно подвести к 1 кг жидкости, взятой при температуре кипения, чтобы полностью превратить её в пар. Это и не удивительно: А вот для превращения воды в пар нужно совершить куда большую работу по разрыву всех связей между молекулами и удалению молекул на значительные расстояния друг от друга. Процесс конденсации пара и последующего остывания жидкости выглядит на графике симметрично процессу нагревания и кипения. Вот соответствующий график конденсации для случая стоградусного водяного пара, наиболее часто встречающегося в задачах рис. В точке имеем водяной пар при. На участке идёт конденсация; внутри этого участка — смесь пара и воды при. В точке пара больше нет, имеется лишь вода при. Участок — остывание этой воды. Опыт показывает, что при конденсации пара массы т. Эти числа наглядно показывают, что ожог паром гораздо страшнее ожога кипятком. А вот при ожоге паром сначала выделится на порядок большее количество теплоты пар конденсируется , образуется стоградусная вода, после чего добавится та же величина при остывании этой воды. Мы обязательно Вам перезвоним. Полный онлайн-курс подготовки к ЕГЭ по математике. Сдай ЕГЭ на баллов! Для нормального функционирования и Вашего удобства, сайт использует файлы cookies. Это совершенно обычная практика. Продолжая использовать портал, Вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности. Главная О компании Новости Команда Вакансии Документы Фотоальбом Платим деньги Расписание Москва Орел Чебоксары Готовься бесплатно Преподаватели Цены Отзывы Франшиза. Учебные материалы и курсы для подготовки к ЕГЭ по математике и другим предметам. Подготовка к ЕГЭ Бесплатные материалы Видеокурсы ЕГЭ по математике Видеокурсы ОГЭ по математике Годовой онлайн-курс Анны Малковой Материалы для репетиторов и учителей Подготовительные курсы к ЕГЭ Обучающее видео БЕСПЛАТНО Имя: Пушкинская и еще 5 офисов. Копирование материалов допускается только с разрешения владельца сайта и при наличии обратной ссылки. Материалы отправлены Вам на электронную почту! Оставайтесь вместе с нами!
Гадкий я 3 расписание
Функции истории политико правовых учений
Как правильно готовить харчо из говядины
График процессов изменения агрегатного состояния вещества
Brp can am outlander 650 технические характеристики
Дальние страны краткий рассказ
Проекты коттеджей 3d
Изменение агрегатных состояний вещества
Как поднять член импотенту
Займ на карту маестро
Кристаллизация и плавление: график изменения агрегатного состояния вещества
Способ определения поставщикапо 44 фз
Расписание рамадана в нальчике
Прикол где снять девушку
Переходы между агрегатными состояниями
Чем убрать папилломы на интимных местах