УПРАЖНЕНИЕ 13 1. Почему не меняется температура воды, пока вся она не затвердеет? 2. Меняется ли кинетическая энергия частиц цинка в процессе плавления; потенциальная энергия? Ответ обоснуйте. 3. Продолжите график изменения агрегатного состояния олова (см. рис. 27) при условии, что далее происходит кристаллизация олова и его остывание до первоначальной температуры. 4. Наблюдали ли вы, что весной во время ледохода около реки холоднее, чем вдали от неё? Проанализируйте это явление, чтобы понять и объяснить превращения энергии, происходящие при плавлении. 5*. Почему при изменении атмосферного давления изменяется температура плавления?

Температура воды не меняется, пока вся она не затвердеет, из-за того что при фазовом переходе происходит перераспределение энергии. Когда вода замерзает, энергия, которую она теряет, используется на преодоление сил притяжения между молекулами, а не на изменение температуры. Это означает, что вся вода должна пройти стадию замерзания (кристаллизации), прежде чем температура начнёт снижаться дальше.

В процессе плавления кинетическая энергия частиц цинка увеличивается, так как молекулы начинают двигаться более свободно и быстрее. Это связано с тем, что при нагревании частицы имеют больше энергии, что облегчает преодоление межмолекулярных сил. Потенциальная энергия также увеличивается, так как частицы отдаляются друг от друга и преодолевают силы притяжения, что требует дополнительной энергии. Таким образом, и кинетическая, и потенциальная энергия частиц цинка изменяются при плавлении.

При кристаллизации олова график изменения агрегатного состояния будет показывать спад температуры, пока олова полностью не охладится до первоначальной температуры. Сначала будет идти процесс выделения тепла, когда олова переходит в твердое состояние, и температура замедлит своё изменение во времени, достигнув точки, где олова полностью затвердеет, после чего продолжит охлаждаться.

Весной, во время ледохода около реки холоднее, чем вдали от неё, благодаря испарению и конвекции воздуха. Вода в реке может быть значительно холоднее, чем окружающий воздух, и при таянии льда происходит передача тепла от воздуха к воде. Это приводит к тому, что около рек температура ниже. При плавлении льда (или снега) энергия поглощается для преодоления аргументальных сил, что также способствует ощущению холода вокруг. Этот процесс преобразования энергии можно описать как теплообмен, где тепло уходит из окружающей среды.

При изменении атмосферного давления температура плавления меняется из-за влияния давления на межмолекулярные силы. Под высоким давлением молекулы находятся ближе друг к другу, что способствует их сплоченности в твердом состоянии, поэтому температура плавления повышается. В то время как при низком давлении молекулы могут находиться дальше друг от друга, что облегчает процесс плавления и снижает необходимую температуру. Таким образом, изменения давления влияют на то, как легко и быстро происходят фазовые переходы веществ.