Агрегатные состояния вещества. Плавление и отвердевание

Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением иностранного языка
при Посольстве России в Великобритании
Агрегатные состояния
вещества и примеры
решения физических задач
Проект по физике Саруханова Никиты,
ученика 8 класса
Руководитель проекта: Щербаков А.А.,
учитель физики
Цели работы
• Обобщение знаний по темам
«Тепловые явления» , «Переход из
одного агрегатного состояния в другое»
и «Тепловые процессы, происходящие
в природе».
• Изучение способов решения расчётных
и качественных задач.
Агрегатные состояния вещества.
• В зависимости от условий
одно и то же вещество
может находиться в
различных агрегатных
состояниях:
• Твердом
• Жидком
• Газообразном
Часто четвёртым состоянием
вещества называют плазму.
Твёрдое
состояние, характеризующееся
способностью сохранять объём и форму.
Атомы твёрдого тела совершают лишь
небольшие колебания около положения
равновесия. В строении присутствует как
дальний, так и ближний порядок.
Жидкое
• Жидкое состояние обычно
считают промежуточным
между твёрдым телом и
газом.
• Для него характерна
большая подвижность частиц
и малое свободное
пространство между ними.
Это приводит к тому, что
жидкости сохраняют свой
объем, но принимают форму
сосуда.
Аморфные твердые вещества
• Этот класс веществ –
исключение из правил. При
низких температурах они
обладают свойствами
кристаллического твёрдого
тела, а при высоких
температурах обладают
рядом свойств жидкостей.
• Аморфные вещества: смолы,
воск, мёд, пластилин, каучук,
стекло, асфальт, нафталин,
стеарин, жир, сливочное
масло и другие.
Газообразное
• Это агрегатное состояние
вещества, в котором
частицы не связаны или
весьма слабо связаны
силами взаимодействия,
поэтому частицы движутся
почти свободно, целиком
заполняя сосуд, в котором
находятся и принимают
его форму.
• Газы не сохраняют ни
форму, ни объём.
Плазма
• Плазма называется четвёртым (после твёрдого,
жидкого и газообразного) агрегатным
состоянием вещества. Атомы в этом состоянии
полностью лишены электронов и превратились
в положительные ионы, которые участвуют
вместе с освободившимися электронами в
хаотическом движении.
Взаимные превращения
• Переход из твёрдой фазы в газообразную,
минуя жидкую фазу, называется возгонкой –
сублимацией (испарение нафталина). Обратный
процесс – десублимация (образование инея)
Плавление и отвердевание
• Плавление – переход вещества из твердого в
жидкое состояние.
• Кристаллизация (отвердевание) – переход
вещества из жидкого состояния в твердое.
Физическая величина, показывающая какое количество теплоты
необходимо для превращения 1 кг кристаллического вещества, взятого при
температуре плавления, в жидкость той же температуры, называется
удельной теплотой плавления
Обозначается:
t, C
t3
Поглощение Q
Q
t2
Единица измерения:
m
плавление
Дж
кг
Выделение Q
Q
m
отвердевание
t, мин
t1
t2 = t плавления = t отвердевания
Парообразование и конденсация
• Парообразование – переход вещества из
жидкого состояния в газообразное (пар).
• Конденсация – переход вещества из пара в
жидкое состояние.
Физическая величина, показывающая какое количество теплоты
необходимо для превращения 1 кг жидкости, взятой при температуре кипения,
в пар той же температуры, называется удельной теплотой парообразования
Обозначается:
t, C
t3
t2
t1
L
Поглощение Q
кипение жидкости
Единица измерения:
Дж
кг
Выделение Q
конденсация пара
t2 = tкипения = t конденсации
t, мин
Примеры задач и их решение
Пример 1: Сколько энергии нужно затратить, чтобы расплавить
лед массой 4 кг при температуре 0°С?
ОТВЕТ: 1360 Дж.
Примеры задач и их решение
Пример 2: Какое количество энергии надо затратить, чтобы
воду массой 5 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до
кипения и испарить ее?
ОТВЕТ: 13600 кДж.
Примеры задач и их решение
Пример 3: Почему горячий чай остывает скорее, если на него
дуют?
ОТВЕТ:
Во-первых, дополнительный поток воздуха улучшает передачу
тепла воздуху за счет усиления конвекции.
Во-вторых, поток воздуха уносит молекулы пара, чем усиливает
испарение и повышает потерю энергии на испарение.
Пример 4: Почему в сухом воздухе переносить жару легче, чем в
сыром воздухе?
ОТВЕТ:
В жару человек выделяет пот, чтобы за счет его испарения отдавать
дополнительное количество теплоты. Так как в сухом воздухе
меньше молекул жидкости пот испаряется интенсивнее и
интенсивнее забирает при испарении избыток теплоты.
Задача, обобщающая все
понятия по теме.
Сколько льда, взятого при -100С можно
превратить в пар при сжигании 100 г спирта.
Дано:
mсп = 0,1 кг
t1= - 100C
tпл = 00С
tкип = 1000C
cльда = 2100 Дж/кг 0С
cводы = 4200 Дж/кг 0С
qсп = 29 106 Дж/кг
λльда = 334 103 Дж/кг
Lводы = 2,3  106 Дж/кг
m -?
Q = Qнагр1 + Qпл + Qнагр2 + Qисп
Q = qспирта  mсп; Qнагр1 = сльда  m (tпл – t1);
Qпл = λльда m ;
Qнагр2 = cводы m (tкип -tпл);
Qисп = Lводы m.
qсп  mсп = сльда m (tпл – t1)+ λльда m+ cводы m (tкип-tпл)+ Lводы m
29 106 Дж/кг0,1 кг = m (2100 Дж/кг 0С10 0С+334 103 Дж/кг +
4200 Дж/кг 0С1000С+2,3  106 Дж/кг)
2,9 106Дж = m 3,075 106 Дж/кг
m = 0,943 кг
Ответ: можно испарить 0,943 кг льда