физика восьмой класс учебник параграф 13 авторПёрышкин Иванов краткие но подробный конспект
Кратко: §13 «Плавление и отвердевание кристаллических тел» — это переходы между твёрдым и жидким состояниями. Главное: у чистого кристаллического вещества плавление и отвердевание идут при постоянной температуре, хотя теплота подводится или отводится.
Конспект §13
1. Основные понятия
- Плавление — переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.
При плавлении тело поглощает энергию. - Отвердевание (кристаллизация) — обратный переход из жидкого состояния в твёрдое.
При отвердевании тело выделяет энергию. - Температура плавления — температура, при которой кристаллическое вещество плавится. У каждого вещества она своя.
Примеры:
- лёд — \(0^\circ\mathrm{C}\);
- нафталин — около \(80^\circ\mathrm{C}\);
- свинец — \(327^\circ\mathrm{C}\);
- железо — \(1539^\circ\mathrm{C}\);
- вольфрам — около \(3422^\circ\mathrm{C}\).
2. Главная особенность
Пока кристаллическое вещество полностью не расплавится, его температура не повышается, хотя теплота продолжает подводиться.
При отвердевании температура тоже не понижается, пока вещество полностью не затвердеет.
Почему так?
Подводимая при плавлении энергия идёт не на увеличение средней скорости молекул, а на разрушение кристаллической решётки. Поэтому температура — мера средней кинетической энергии частиц — остаётся постоянной.
При кристаллизации частицы снова образуют решётку, и эта энергия выделяется.
3. Как это объясняется строением вещества
- В твёрдом кристаллическом теле частицы расположены упорядоченно и колеблются около определённых положений.
- При нагревании колебания усиливаются.
- При температуре плавления частицы получают возможность покидать свои места, кристаллическая решётка разрушается — вещество становится жидким.
- При отвердевании всё происходит наоборот: частицы занимают упорядоченные положения, образуется кристаллическая решётка.
4. Что показывают на графике
Обычно строят график зависимости температуры от времени нагревания.
При нагревании льда:
- Лёд нагревается до \(0^\circ\mathrm{C}\) — температура растёт.
- При \(0^\circ\mathrm{C}\) лёд плавится — на графике горизонтальный участок.
- После полного плавления вода начинает нагреваться — температура снова растёт.
При охлаждении воды:
- Вода охлаждается до \(0^\circ\mathrm{C}\).
- При \(0^\circ\mathrm{C}\) идёт кристаллизация — температура постоянна.
- После полного замерзания лёд охлаждается дальше.
Горизонтальный участок на графике означает плавление или отвердевание.
5. Кристаллические и аморфные тела
- Кристаллические тела имеют определённую температуру плавления: лёд, железо, медь, соль.
- Аморфные тела не имеют чёткой температуры плавления: стекло, воск, пластилин. Они при нагревании постепенно размягчаются.
6. Важные выводы
- Плавление и отвердевание — противоположные процессы.
- Температура плавления и температура кристаллизации одного и того же вещества при одном и том же давлении одинаковы.
- Во время плавления или отвердевания кристаллического вещества температура не меняется.
- Для плавления телу нужно передать энергию; при кристаллизации энергия выделяется.
- Масса вещества при плавлении и отвердевании не меняется.
Проверь себя
Вопрос: лёд при \(0^\circ\mathrm{C}\) продолжает получать теплоту. Почему его температура не поднимается, пока весь лёд не растает?
Ответ: получаемая энергия расходуется на разрушение кристаллической решётки льда, то есть на плавление, а не на увеличение температуры.
Обсуждение
7 сообщенийЗадача с графиком плавления
Условие. На графике показано, как нагревали и плавили нафталин массой 200 г. В начале опыта вещество было твёрдым при \(20^\circ\mathrm{C}\).
t, °C
120 | •D
| /
100 | /
80 | •B ———————————————•C
| /
60 | /
40 | /
20 |•A
+——|——|——|——|——|——|——|——→ τ, мин
0 2 4 6 8 10 12 14
| Точка | Время \(\tau\), мин | Температура \(t\), °C |
|---|---|---|
| A | 0 | 20 |
| B | 4 | 80 |
| C | 10 | 80 |
| D | 14 | 120 |
Задания:
- Какое это вещество? По какому признаку на графике это видно?
- Опиши, что происходит с нафталином на участках AB, BC и CD.
- Сколько времени длилось плавление?
- В какой момент нафталин полностью расплавился?
- Почему на участке BC температура не растёт, хотя нафталин продолжают нагревать?
- Что происходит с внутренней энергией нафталина на участке BC?
- Сколько времени нафталин находился в жидком состоянии к концу 14-й минуты?
- (Если уже проходили \(Q=\lambda m\)) Какое количество теплоты пошло на плавление? Удельная теплота плавления нафталина \(\lambda = 1{,}5\cdot10^5\) Дж/кг.
Ответы и решения
1. Это нафталин: горизонтальный участок BC лежит при \(t = 80^\circ\mathrm{C}\), а именно такова температура плавления нафталина.
2.
- AB — твёрдый нафталин нагревается от \(20\) до \(80^\circ\mathrm{C}\);
- BC — плавление при постоянной температуре \(80^\circ\mathrm{C}\): твёрдое и жидкое состояния существуют одновременно;
- CD — жидкий нафталин нагревается от \(80\) до \(120^\circ\mathrm{C}\).
3. Плавление идёт от 4-й до 10-й минуты:
\(\tau = 10 - 4 = 6\) мин.
4. В момент C, то есть через \(10\) мин после начала опыта: именно тогда заканчивается горизонтальный участок.
5. Подводимая энергия расходуется не на увеличение скорости молекул, а на разрушение кристаллической решётки. Температура — мера средней кинетической энергии частиц, поэтому она остаётся постоянной.
6. Внутренняя энергия увеличивается: теплота поглощается, меняется строение вещества, хотя температура та же.
7. Жидким нафталин стал к 10-й минуте, значит в жидком состоянии он был \(14 - 10 = 4\) мин.
8.
\[
Q = \lambda m = 1{,}5\cdot10^5\ \text{Дж/кг} \cdot 0{,}2\ \text{кг} = 3\cdot10^4\ \text{Дж} = 30\ \text{кДж}.
\]
Проверь себя (обратная задача). Построй график для льда массой 1 кг, который взяли при \(-10^\circ\mathrm{C}\), нагрели до \(0^\circ\mathrm{C}\), полностью расплавили и нагрели воду до \(20^\circ\mathrm{C}\). Отметь на графике участок плавления и объясни, почему он горизонтальный.
Хочешь — пришли своё решение или график, проверю.
И ещё страница 51 52 - это любопытно ответить на вопросы после тринадцатого параграфа
Чтобы ответить точно, пришли, пожалуйста, фото страниц 51–52 или перепиши вопросы: в разных изданиях Перышкина (и в новой линии с Ивановым) формулировки и текст «Это любопытно» отличаются, а по номеру параграфа их не восстановить надёжно.
Пока — короткие ответы на то, что после §13 спрашивают чаще всего:
- Плавление — переход вещества из твёрдого состояния в жидкое (тело поглощает энергию). Отвердевание (кристаллизация) — обратный переход (энергия выделяется).
- Температура плавления — температура, при которой кристаллическое вещество плавится; у каждого вещества своя (лёд — \(0^\circ\mathrm{C}\), свинец — \(327^\circ\mathrm{C}\), железо — \(1539^\circ\mathrm{C}\)).
- При плавлении температура не меняется, пока вещество не расплавится полностью: подводимая энергия идёт на разрушение кристаллической решётки, а не на рост скорости молекул. При отвердевании — наоборот, температура постоянна, а энергия выделяется.
- На графике плавлению и отвердеванию соответствует горизонтальный участок.
- Аморфные тела (стекло, воск, смола, пластилин) не имеют определённой температуры плавления — при нагревании постепенно размягчаются.
Сфотографируй страницы 51–52 — и я отвечу по каждому вопросу и разберу «Это любопытно» по тексту.
На фото видно задание 9: «Какие меры предпринимаются для снижения уровня загрязнения атмосферы?»
Ответ:
Для снижения загрязнения атмосферы используют комплекс мер:
- Очищают выбросы: ставят фильтры, электрофильтры, пылеуловители, газоочистные установки, каталитические нейтрализаторы на автомобилях.
- Переходят на более чистое топливо: природный газ, малосернистое топливо, водород, электричество; отказываются от этилированного бензина.
- Повышают эффективность сжигания топлива: улучшают двигатели и котельные, экономят энергию, внедряют безотходные технологии.
- Развивают альтернативную энергетику: солнечные, ветровые, гидро- и другие станции.
- Контролируют выбросы: устанавливают нормы ПДК, ведут мониторинг воздуха, проводят экологические экспертизы, штрафуют за нарушения.
- Продумывают застройку городов: выносят предприятия из жилых районов, создают санитарно-защитные зоны, озеленяют территории, развивают общественный транспорт.
- Сотрудничают между странами: заключают соглашения о сокращении вредных выбросов.
Вывод: загрязнение уменьшают не одной мерой, а сочетанием чистого топлива, очистных сооружений, энергосбережения и строгого экологического контроля.
По тексту на фото: при сгорании топлива образуются оксиды углерода, зола, сажа и другие вредные вещества, поэтому нужен контроль за состоянием атмосферы. Водородное топливо перспективно, потому что при его сгорании образуется вода, но пока сложно хранить водород и получать его экологично.
Если на страницах 51–52 есть ещё вопросы, которых не видно в кадре, пришли их — отвечу по каждому.
Это продолжение той же страницы: задание 9, просто теперь видно его полный текст. Читаю (фото перевёрнуто):
«Какие меры предпринимаются для снижения уровня загрязнения воздуха, которое возникает в результате сгорания топлива на теплоэлектростанциях? Соберите необходимую информацию, используя дополнительные источники, или интернет».
Ответ
При сгорании топлива на ТЭС в воздух попадают зола, сажа, оксиды серы \(\mathrm{SO_2}\), оксиды азота \(\mathrm{NO_x}\), оксид углерода \(\mathrm{CO}\). Чтобы уменьшить загрязнение, применяют меры в нескольких направлениях.
1. Более чистое топливо
- Перевод ТЭС с угля и мазута на природный газ — при его сгорании почти нет золы и сажи, меньше серы.
- Использование малосернистого угля, обогащение угля (удаление части примесей ещё до сжигания).
2. Очистка дымовых газов
- Электрофильтры и тканевые фильтры — улавливают золу и пыль (эффективность до 99 %).
- Сероочистка (скрубберы) — известковым или известняковым способом связывают \(\mathrm{SO_2}\).
- Азотоочистка — каталитические установки, которые разлагают оксиды азота \(\mathrm{NO_x}\).
- На новых станциях — установки улавливания части \(\mathrm{CO_2}\).
3. Совершенствование сжигания
- Повышение КПД котлов и турбин, парогазовые установки (ПГУ) — на единицу энергии меньше топлива и выбросов.
- Ступенчатое и низкотемпературное сжигание — при этом образуется меньше оксидов азота.
- Когенерация: ТЭЦ даёт и электричество, и тепло, поэтому топливо используется полнее.
4. Рассеивание и контроль
- Строят высокие дымовые трубы (100–300 м и выше), чтобы выбросы рассеивались в атмосфере и не создавали высоких концентраций у земли.
- Устанавливают нормы ПДК и предельно допустимых выбросов (ПДВ), ведут мониторинг воздуха, взимают плату за выбросы, требуют экологическую экспертизу проектов.
5. Замена части ТЭС чистой энергетикой
- Развитие ГЭС, АЭС, солнечных, ветровых станций снижает долю энергии, получаемой сжиганием топлива.
- Перспективны водородные технологии: при сгорании водорода образуется вода.
Как записать в тетрадь (кратко)
- Переход на природный газ и малосернистое топливо.
- Очистные сооружения: электрофильтры, серо- и азотоочистка.
- Совершенствование сжигания топлива и повышение КПД (парогазовые установки, ТЭЦ).
- Высокие трубы, нормы ПДК и ПДВ, экологический контроль.
- Развитие альтернативной энергетики.
Вывод: загрязнение воздуха от ТЭС снижают не одной мерой, а сочетанием чистого топлива, очистки дымовых газов, экономии энергии и строгого контроля за выбросами.
Если нужен источник для графы «использовал интернет» — подойдут сайты энергетических компаний, Росприроднадзора или школьные энциклопедии по экологии; главное — выписать 3–4 конкретные меры своими словами.
