Плавление и кристаллизация по графикам — 8 класс
Восемь заданий на графики нагревания и охлаждения. Определите состояние образца, время перехода и удельную теплоту плавления.
Вопросы и ответы
Выберите ответ мысленно и откройте пояснение для проверки.
-
При постоянном давлении нагревают чистое кристаллическое вещество до полного плавления и продолжают нагревать расплав. За первые 3 минуты оно нагрелось от 20 до 48 °C. С 3-й по 7-ю минуту температура держалась на 48 °C, а затем снова росла. Что было в сосуде на 5-й минуте?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Твёрдое вещество и его расплав
В середине горизонтального участка образец плавится. Часть вещества уже стала жидкостью, а часть ещё осталась твёрдой.
-
Расплав чистого вещества охлаждали при постоянном давлении. До конца 2-й минуты температура падала. С конца 2-й до конца 8-й минуты она оставалась равной 52 °C. Затем температура снова стала падать. Сколько длилась кристаллизация?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 6 минут
Кристаллизации соответствует весь горизонтальный участок на графике охлаждения. Он длился 8 − 2 = 6 минут.
-
Образцы одного кристаллического вещества массой 90 и 180 г начинают плавиться одновременно. Давление одинаково. К каждому подводят одинаковую постоянную мощность, потерь нет. Как соотносятся длительности горизонтальных участков на графиках температуры?
Ответ и пояснение
Верный ответ: У образца 180 г участок вдвое длиннее
На плавление 180 г требуется вдвое больше энергии, чем на плавление 90 г того же вещества. При равной мощности подвод такой энергии занимает вдвое больше времени.
-
Нагреватель с постоянной мощностью нагрел твёрдый образец от 40 до 52 °C за 2 минуты. После полного плавления он нагрел весь расплав от 52 до 64 °C за 4 минуты. Потерями теплоты пренебрегаем. Как соотносятся удельные теплоёмкости в этих интервалах?
Ответ и пояснение
Верный ответ: У расплава она вдвое больше
Масса и изменение температуры одинаковы. Расплав нагревали вдвое дольше, поэтому он получил вдвое больше энергии. По формуле Q = cmΔT его удельная теплоёмкость вдвое больше.
-
Во время плавления образца массой 60 г его температура 3 минуты оставалась постоянной. Нагреватель передавал образцу 30 Дж за каждую секунду. Теплопотерями пренебрегаем. Какова удельная теплота плавления вещества?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 90 кДж/кг
За 180 с образец получил 30 × 180 = 5 400 Дж. Делим на массу 0,060 кг и получаем 90 000 Дж/кг, или 90 кДж/кг.
-
При кристаллизации расплав отдаёт теплоту окружающей среде, а его температура на горизонтальном участке графика постоянна. Как меняется внутренняя энергия всего образца, если иной обмен энергией пренебрежимо мал?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Уменьшается
Образец теряет энергию при передаче теплоты. Внутренняя энергия зависит также от состояния вещества, поэтому постоянная температура не означает, что энергия неизменна.
-
Образец А при нагревании перешёл в жидкое состояние при одной устойчивой температуре. Образец Б при тех же условиях постепенно размягчался в интервале температур. Какой результат служит характерным признаком плавления чистого кристаллического вещества?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Результат образца А
У чистого кристаллического вещества при заданном давлении есть температура плавления. Постепенное размягчение в интервале температур характерно, например, для аморфных веществ.
-
На графике температуры от подведённой теплоты образец плавится при 50 °C. Горизонтальный участок начинается при 9 кДж и заканчивается при 25 кДж. Сколько теплоты выделится при полной кристаллизации такого же количества вещества при 50 °C и том же давлении?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 16 кДж
На плавление ушло 25 − 9 = 16 кДж. При обратном переходе той же массы при той же температуре выделяется столько же теплоты.
При чтении графика плавления сначала посмотрите, какая величина отложена по горизонтальной оси. Ровный участок может показать длительность перехода или затраты энергии. В этом тесте по физике для 8 класса встретятся обе шкалы.
Графики описаны через значения на осях, поэтому их удобно набросать на бумаге. Сравните наклон участков до и после плавления, а затем проверьте, какие выводы можно сделать о теплоёмкости и внутренней энергии образца.