Если вещество в твердом состоянии будет получать энергию — оно будет нагреваться. При этом с определенной температуры начинает происходить процесс плавления — тело переходит из твердого состояния в жидкое.
Если же жидкость будет отдавать энергию, то с определенной температуры начнется процесс отвердевания (кристаллизации). Жидкость перейдет в твердое состояние.
Процесс плавления кристаллического тела довольно сложный. Для того чтобы более детально его изучить, мы рассмотрим график зависимости температуры твердого тела от времени его последовательного нагревания и охлаждения.
График плавления льда и отвердевания воды
В качестве кристаллического тела будем рассматривать лёд. График плавления льда и отвердевания воды изображен на рисунке 1. Здесь по горизонтальной оси отложено время, а по вертикальной — температура льда. Для нагревания льда будем использовать обычную горелку.
Рисунок 1. График зависимости температуры льда от времени нагревания
Разберем каждый участок графика.
В течение всего времени плавления температура льда не меняется, хотя мы продолжаем его нагревать
Пока вся вода не затвердеет, ее температура не изменится
Графики плавления олова и свинца
На графиках часто указывают какой-то один процесс (либо отвердевание, либо плавление), но для нескольких веществ. Это делается для наглядного сравнениях их свойств.
Подобный график представлен на рисунке 2.
Рисунок 2. Графики для процесса плавлении олова и свинца
Процесс плавления олова соответствует участку CD, а процесс плавления свинца — участку AB.
Участок AB находится выше участка CD. Это означает, что свинец имеет большую температуру плавления, чем олово. На графике отмечены эти температуры. Для свинца это $327 degree C$, а для олова $232 degree C$.
Также мы можем судить о времени процесса плавления. Участок AB имеет большую длину, чем участок CD. Значит, свинец плавился большее время, чем олово. При этом, свинец начал плавиться раньше.
Лабораторная работа № 6
Тема: Наблюдение процесса кристаллизации (Определение температуры кристаллизации вещества)
Цель работы: опытным путём определить температуру кристаллизации парафина, построить график её зависимости от времени.
Оборудование: пробирка с парафином, пробиркодержатель, лабораторный термометр 0-100°С, стакан с горячей водой 150 – 200 мл, часы.
1. Подготовили таблицу для записи результатов измерений:
По экспериментальным данным построили график зависимости температуры t° от времени T.
По графику определили температуру кристаллизации парафина t0С=560С.
Вывод: опытным путём определили температуру кристаллизации парафина, построили график её зависимости от времени. Температура кристаллизации парафина равна 56°С
Ответы на контрольные вопросы.
1. Какие вещества называются кристаллическими? Аморфными? Приведите примеры.
Кристаллы — это твердые тела, молекулы (атомы) которых занимают упорядоченные положения в пространстве.
Примеры: графит, железо, свинец, медь, алмаз, рубин, сапфир.
Аморфные тела — это тела, обладающие как свойствами твердых тел, так и свойствами жидкостей.
Примерами аморфных тел могут служить стекло, различные затвердевшие смолы (янтарь), воск, смола, пластики и т.д.
2. Как по графику изменения температуры вещества при нагревании от времени определить температуру плавления кристаллического тела?
Кристаллическое вещество плавится при определенной температуре. Когда вещество начинает плавиться, его температура перестает расти. В течение всего времени плавления (т.е. пока все вещество не расплавится) температура его не меняется. Процессу плавления соответствует горизонтальный участок графика, температура плавления соответствует горизонтальному участку графика.
3. Отметьте на графике участки, соответствующие:
а) жидкому состоянию парафина (обозначьте этот участок буквами АВ);
б) смеси парафина в жидком и твёрдом состояниях (обозначьте этот участок буквами ВС);
в) твёрдому состоянию парафина (обозначьте этот участок буквами СD).
4. Объясните характер поведения молекул вещества на каждом участке состояния парафина.
Участок АВ: жидкое состояние парафина. Молеулы находятся близко друг к другу, но их относительные положения не фиксированы и они медленно меняют положение относительно друг друга.
Участок СD: твердое состояние парафина. Молекулы и атомы сильно сцеплены друг с другом, подвижность частиц очень мала.
5. Чем отличаются графики зависимости температуры от времени кристаллических и аморфных тел?
У аморфных тел отсутствует определенная точка плавления, поэтому на грфике зависимости температуры от времени аморфных тел не будет горизонтального участка, соответствующего температуре плавления.
Условие
174. Начертите примерные графики зависимости температуры вещества от времени для следующих процессов:
а) вода (при = 100 °С) пар (при t2= 120 °С);
б) лед (при г1! = —10 °С) пар (при rf2=100 °С);
в) лед (при t = — 20 °С) -► пар (при /2=1Ю °С);
г) ртуть (при t = —50 °С) -*■ ртуть (при /2 = 400 °С).
Решение
Предыдущая задача №173Следующая задача №175
175. Какое количество теплоты требуется для превращения в газ жидкого воздуха массой 2 кг, взятого при температуре кипения?
Добавить в избранное
Зависимость скорости от времени — общие сведения
В физике скоростью называют векторную величину, равную отношению изменения перемещения материальной точки ко времени.
Один из способов представления движения тела — график зависимости скорости от времени.
Для графического представления перемещения тела по оси ординат откладывают значения скорости, по оси абсцисс — времени, в течение которого тело перемещалось в пространстве. В том случае, если вектор скорости имеет положительное направление, координаты следует откладывать по оси v вверх, если отрицательное — вниз. Обобщенный график движения выглядит следующим образом.
Площадь фигуры под кривой численно равна величине пройденного пути.
Как построить график при прямолинейном движении с постоянным ускорением
В случае, когда ускорение равно нулю, точка перемещается в пространстве по прямой с постоянной скоростью: v=v_0. Такое движение называют равномерным прямолинейным.
Пройденный путь равен площади прямоугольника ABCO.
Графическое представление при неравномерном прямолинейном движении
На практике скорость точки меняется в каждый момент рассматриваемого периода. Для описания такого рода движения введем понятие средней и мгновенной скоростей.
Мгновенная скорость — отношение изменения координаты точки к интервалу времени, который стремится к нулю.
Рассмотрим графическое представление зависимости скорости от времени на конкретном примере.
Значение мгновенной скорости в заданный момент времени можно показать на графике, изображающем изменение координат точки с течением времени.
График зависимости проекции перемещения от времени
Затем, исключая из уравнений t, получают уравнение вида y(x) и строят соответствующий график.