Краткое содержание & опорный конспект • ФГОС

§ 15. Плавление и отвердевание кристаллических тел

Учебник: Физика. 8 класс
Авторы: И. М. Перышкин, А. И. Иванов
Иллюстрация к § 15. Плавление и отвердевание кристаллических тел 🔍 Нажмите для зума

ПЛАВЛЕНИЕ КАК ПЕРЕХОД ИЗ ТВЁРДОГО СОСТОЯНИЯ В ЖИДКОЕ

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с переходами вещества из одного агрегатного состояния в другое. Зимой реки и озёра покрываются льдом, а весной под лучами солнца снег и сосульки превращаются обратно в жидкую воду. Для подробного и строгого изучения этого процесса обратимся к классическому лабораторному опыту.

В стеклянный стакан помещают около 80 граммов растолчённого чистого льда, опускают термометр и оставляют прибор на столе в тёплом помещении. За счёт теплообмена с окружающим воздухом внутренняя энергия льда начинает возрастать, и столбик термометра медленно поднимается вверх. Однако как только температура льда достигает ровно 0 °C, нагревание внезапно прекращается: лёд начинает активно таять, превращаясь в воду, но показания термометра остаются абсолютно неизменными. Сколько бы тепла ни поступало из комнаты, температура смеси будет строго удерживаться на отметке 0 °C до тех пор, пока в стакане не расплавится самый последний кристаллик льда. Только после этого полученная вода снова начнёт нагреваться.

Опыт со льдом демонстрирует важнейшую физическую закономерность: чтобы перевести кристаллическое тело в жидкое состояние, недостаточно просто подводить к нему теплоту. Тело необходимо предварительно нагреть до строго определённого температурного рубежа.


ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Температура, при достижении которой кристаллическое вещество начинает переходить в жидкое состояние, называется температурой плавления.

Каждое кристаллическое вещество обладает своей строго индивидуальной температурой плавления, которая напрямую определяется прочностью связей между атомами или молекулами в его кристаллической решётке. Диапазон этих температур в природе колоссален:


КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И РАВЕНСТВО ТЕМПЕРАТУР ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

В природе наряду с плавлением существует строго противоположный, зеркальный процесс — переход вещества из жидкого состояния обратно в кристаллическое твёрдое.

Любое тело в жидком состоянии обладает температурой выше своей температуры плавления. Чтобы запустить процесс отвердевания, жидкость необходимо непрерывно охлаждать, забирая у неё внутреннюю энергию и передавая её окружающим телам. Температура, при которой жидкое вещество переходит в твёрдое состояние, называется температурой отвердевания (или температурой кристаллизации).

Многочисленные точные эксперименты позволили физикам сформулировать фундаментальный закон фазовых превращений: при неизменном внешнем давлении любое кристаллическое вещество отвердевает строго при той же самой температуре, при которой оно плавится.

Так, при нормальном атмосферном давлении чистый лёд плавится при 0 °C, и ровно при 0 °C происходит кристаллизация жидкой воды в лёд. Расплавленный свинец отвердевает в твёрдый слиток ровно при температуре своего плавления — 327 °C. На протяжении всего периода кристаллизации температура смеси жидкой и твёрдой фаз остаётся неизменной, пока всё вещество полностью не затвердеет.


⭐ Шпаргалка к ответу у доски

📌 ШПАРГАЛКА К УСТНОМУ ОТВЕТУ У ДОСКИ

  • Плавление: Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое. Происходит только при достижении определённой температуры.
  • Температура плавления: Строго фиксированная температура, при которой кристаллическое вещество переходит в жидкую фазу.
  • Опыт со льдом: При плавлении льда температура смеси льда и воды замирает на отметке 0 °C и не повышается до полного перехода всего льда в жидкость, несмотря на непрерывный приток тепла.
  • Шкала температур плавления (примеры): Водород (-259 °C), ртуть (-39 °C), лёд (0 °C), олово (232 °C), свинец (327 °C), железо (1539 °C), вольфрам (3387 °C).
  • Кристаллизация (отвердевание): Обратный переход вещества из жидкого агрегатного состояния в твёрдое кристаллическое при охлаждении.
  • Закон равенства температур: При постоянном внешнем давлении температура кристаллизации строго равна температуре плавления ($T_{\text{пл}} = T_{\text{крист}}$). Вода замерзает при 0 °C, расплавленный свинец застывает при 327 °C.
  • Постоянство температуры: Как плавление, так и кристаллизация кристаллического тела протекают при строго постоянной температуре от начала до полного завершения фазового перехода.
🎬 Интерактивное обучение

Посмотрите видеоурок к параграфу § 15

Полноразмерное видео, кликабельные таймкоды к ключевым моментам урока и проверочный экспресс-тест на усвоение знаний.

Открыть видеоурок →