Задача Задача №3751723
А
А
Реши задание на изображении
Краткий ответ
Правильный вариант — третий: с φ > 1.
Почему так
Здесь φ — это коэффициент Пиллинга–Бэдворса, то есть отношение объёма образовавшегося оксида к объёму металла, из которого он вырос:
$$\varphi = \frac{V_{\text{оксида}}}{V_{\text{металла}}}$$
Смысл критерия — в геометрии плёнки:
- φ > 1 — оксид «толще» металла, из которого он образовался. Плёнка получается сплошной и плотной: она зарастает, держится на поверхности и перекрывает доступ кислорода. Металл под ней защищён, поэтому, чтобы он воспламенился, эту плёнку надо разрушить (расплавить при нагреве, разорвать механически, восстановить химически).
- φ < 1 — оксида по объёму меньше, чем металла. Плёнка рыхлая, пористая, растрескивается, кислород свободно проходит через неё. Металл окисляется и загорается без всякого разрушения плёнки — она просто не мешает.
- φ ≈ 1 — плёнка сплошная, но на грани: она легко растрескивается из-за напряжений, поэтому как отдельный «обязательный» случай её не выделяют.
Поэтому разрушение оксидной плёнки как обязательное условие воспламенения — это именно случай φ > 1.
Проверка на примерах
| Металл | Оксид | φ | Что наблюдается |
|---|---|---|---|
| Mg | MgO | ≈ 0,81 | плёнка рыхлая, магний легко вспыхивает |
| Al | Al₂O₃ | ≈ 1,28 | плёнка плотная, защитная — алюминий зажечь трудно |
Расчёт для алюминия: $V_{\text{Al}} = 27/2{,}7 = 10$ см³/моль; на 2 моль Al приходится 102/3,97 ≈ 25,7 см³ Al₂O₃, то есть ≈ 12,85 см³ на 1 моль Al. Отсюда φ ≈ 1,28 > 1 — плёнка плотная, и для воспламенения её нужно разрушить.
Как решать похожие задания
- Пойми, о чём речь: о защитных свойствах оксидной плёнки (сплошность, плотность).
- Вспомни критерий сплошности: плёнка защищает, когда $\varphi > 1$; рыхлая и не защищает, когда $\varphi < 1$.
- Дальше читай вопрос «от противного»: если плёнка защищает, значит для воспламенения её надо разрушить; если не защищает — разрушать нечего.
