2. Агрегатные (фазовые) переходы

Плавление – переход вещества из твердого состояния в жидкое. Для плавления необходима энергия, которая рассчитывается по формуле:

,

где – удельная теплота плавления (Дж/кг). Всё подводимое тепло идёт на разрушение кристаллической решётки, при этом увеличивается потенциальная энергия молекул. Кинетическая энергия остаётся без изменений и температура в процессе плавления не изменяется. Плавление каждого вещества происходит при определенной температуре (для каждого вещества своё), которую называют температурой плавления.

Отвердевание (кристаллизация) – процесс, обратный плавлению, осуществляется переход из жидкого состояния в твёрдое. Происходит при той же температуре, что и плавление. В процессе отвердевания температура также не меняется. В процессе отвердевания энергия выделяется: .

Кипение – переход вещества из жидкого состояния в газообразное. В отличие от испарения, при кипении процесс парообразования идёт со всего объёма жидкости, а не только с поверхности. Для кипения необходима энергия, идущая на увеличение промежутков между молекулами:

,

где – удельная теплота парообразования (Дж/кг). Кипение происходит при определенной температуре, неизменной во время всего процесса кипения, называемой температурой кипения. Температура кипения зависит от рода вещества и внешнего атмосферного давления.

Конденсация – процесс, обратный кипению. Происходит при температуре кипения, которая также не изменяется во время процесса. Количество теплоты, выделяемое в процессе конденсации .

1. На газовой плите стоит высокая кастрюля с водой, закрытая крышкой. Если воду из неё пере-лить в широкую кастрюлю, у которой площадь дна вдвое больше, и тоже закрыть крышкой, то вода закипит заметно быстрее, чем если бы она осталась в узкой. Этот факт объясняется тем, что

1) увеличивается площадь нагревания и, следовательно, увеличивается скорость нагревания воды

2) в 2 раза уменьшается необходимое давление насыщенного пара в пузырьках и, следовательно, воде у дна надо нагреваться до менее высокой температуры

3) увеличивается площадь поверхности воды и, следовательно, испарение идёт более активно

4) в 2 раза уменьшается глубина слоя воды и, следовательно, пузырьки пара быстрее добираются до поверхности

2. Количество воды в сосуде уменьшается за счет испарения

1) только при кипении

2) только при нагревании

3) при любой температуре, если пар в воздухе над поверхностью воды является ненасыщенным

4) при любой температуре, если пар в воздухе над поверхностью воды является насыщенным

3. Температура кипения воды определяется главным образом

1) мощностью нагревателя

2) температурой нагревателя

3) давлением окружающего воздуха

4) температурой окружающего воздуха

4. В процессе кипения воды при нормальном давлении её температура

1) понижается

2) повышается

3) не изменяется

4) ответ зависит от скорости подвода теплоты к кипящей воде

5. В процессе перехода вещества из жидкого состояния в кристаллическое

1) существенно увеличивается расстояние между его молекулами

2) молекулы начинают притягиваться друг к другу

3) существенно увеличивается упорядоченность в расположении его молекул

4) существенно уменьшается расстояние между его молекулами

6. При кристаллизации вода переходит из жидкого состояния в кристаллическое. При этом переходе

1) уменьшается и температура, и внутренняя энергия

2) уменьшается температура, не изменяется внутренняя энергия

3) уменьшается внутренняя энергия, не изменяется температура

4) уменьшается температура, возрастает внутренняя энергия

7. Образец, представляющий собой некоторый объём воды, замораживают при температуре плавления льда. При этом фазовом переходе увеличивается

1) температура образца

2) внутренняя энергия образца

3) объём образца

4) масса образца

8. Как изменяется внутренняя энергия вещества при его переходе из газообразного состояния в жидкое при постоянной температуре и давлении?

1) уменьшается

2) увеличивается

3) у разных веществ по-разному

4) остается постоянной

9. При кристаллизации расплавленного гипосульфита энергия

1) выделяется

2) поглощается

3) не выделяется и не поглощается

4) может как выделяться, так и поглощаться

10. При плавлении твёрдого парафина энергия

1) выделяется

2) поглощается

3) не выделяется и не поглощается

4) может как выделяться, так и поглощаться

11. Висящее на морозе мокрое бельё сначала становится твёрдым (вода кристаллизуется), а затем постепенно высыхает. Кристаллы льда, минуя жидкую фазу, сразу переходят из твёрдого состояния в газообразное. При таком переходе

1) возрастает температура и внутренняя энергия

2) возрастает температура, уменьшается внутренняя энергия

3) возрастает температура, не изменяется внутренняя энергия

4) возрастает внутренняя энергия, не меняется температура

12. Иногда зимой некоторые предметы покрываются инеем. При образовании инея водяной пар, находящийся в воздухе, минуя жидкую фазу, сразу переходит из газообразной в твёрдую фазу. При этом переходе

1) уменьшается температура, не изменяется внутренняя энергия

2) уменьшается температура и внутренняя энергия

3) уменьшается внутренняя энергия, не изменяется температура

4) уменьшается температура, возрастает внутренняя энергия

13. Удельная теплота парообразования воды равна 2,3∙10⁶ Дж/кг. Это означает, что для испарения

1) любой массы воды при температуре кипения необходимо количество теплоты 2,3∙10⁶ Дж

2) 1 кг воды при температуре кипения необходимо количество теплоты 2,3∙10⁶ Дж

3) 2,3 кг воды при температуре кипения необходимо количество теплоты 106 Дж

4) 1 кг воды при любой температуре необходимо количество теплоты 2,3∙10⁶ Дж

14. Жидкости передано количество теплоты при постоянной температуре . В результате жидкость массой перешла в газообразное состояние. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоту парообразования этого вещества?

1)

2)

3)

4)

15. Твердое вещество медленно нагревалось в сосуде. В таблице приведены результаты измерений его температуры с течением времени.

Время, мин.	0	5	10	15	20	25	30	35
Температура, ℃	25	55	85	115	115	115	125	135

Через 10 мин после начала измерений в сосуде находилось вещество

1) только в твердом состоянии

2) только в жидком состоянии

3) и в жидком, и в твердом состоянии

4) и в жидком, и в газообразном состоянии

16. Твердое вещество медленно нагревалось в сосуде. В таблице приведены результаты измерений его температуры с течением времени.

Время, мин.	0	5	10	15	20	25	30	35
Температура, ℃	25	55	85	115	115	115	125	135

Через 22 мин после начала измерений в сосуде находилось вещество

1) только в твердом состоянии

2) только в жидком состоянии

3) и в жидком, и в твердом состоянии

4) и в жидком, и в газообразном состоянии

17. Н а рисунке показан график зависимости температуры вещества от времени . В начальный момент времени вещество находилось в кристаллическом состоянии. Какая из точек соответствует началу процесса плавления вещества?

18. Н а рисунке показан график зависимости температуры вещества от времени . В начальный момент времени вещество находилось в кристаллическом состоянии. Какая из точек соответствует окончанию процесса плавления вещества?

19. На рисунке представлен график зависимости температуры воды массой от времени при осуществлении теплопередачи с постоянной мощностью . В момент времени вода находилась в твердом состоянии. В течение какого интервала времени происходило нагревание льда, и в каком интервале происходило нагревание водяного пара?

20. К ристаллическое вещество с помощью нагревателя равномерно нагревали от 0 до момента Потом нагреватель выключили. На графике представлена зависимость температуры вещества от времени . Какой участок соответствует процессу нагревания вещества в жидком состоянии?

21. По мере повышения температуры воды от -50℃ до +50℃ вода находилась сначала в твердом состоянии, затем происходил процесс плавления, и нагревание жидкой воды. Изменялась ли внутренняя энергия воды во время этих трех процессов и если изменялась, то как? Установите соответствие между физическими процессами, перечисленными в первом столбце, и изменениями внутренней энергии воды, перечисленными во втором столбце.

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ А) Нагревание льда Б) Плавление льда В) Нагревание жидкой воды

ИХ ИЗМЕНЕНИЯ 1) Остаётся неизменной 2) Увеличивается 3) Уменьшается

22. По мере понижения температуры воды от +50℃ до -50℃ вода находилась сначала в жидком состоянии, затем происходил процесс её плавления, и дальнейшее охлаждение твердой воды - льда. Изменялась ли внутренняя энергия воды во время этих трех процессов и если изменялась, то как? Установите соответствие между физическими процессами, перечисленными в первом столбце, и изменениями внутренней энергии воды, перечисленными во втором столбце.

    ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ А) Охлаждение жидкой воды Б) Отвердевание воды В) Охлаждение льда

    ИХ ИЗМЕНЕНИЯ 1) Остаётся неизменной 2) Увеличивается 3) Уменьшается

23. Одному килограмму воды, находящейся в твёрдом состоянии при температуре 0 °C, сообщают количество теплоты 330 кДж. Как в результате этого изменяются следующие физические величины: температура воды, объём воды, внутренняя энергия воды? (Удельная теплота плавления льда 3,3•105Дж/кг). Для каждой величины определите соответствующий характер изменения. Установите соответствие между физическими величинами, перечисленными в первом столбце, и их изменениями, перечисленными во втором столбце. Цифры в ответе могут повторяться.

    ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА А) температура воды Б) объём воды В) внутренняя энергия воды

    ЕЁ ИЗМЕНЕНИЕ 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

24. От одного килограмма воды, находящейся в жидком состоянии при температуре 0 °C, отводят количество теплоты 330 кДж. Как в результате этого изменяются следующие физические величины: температура воды, объём воды, внутренняя энергия воды? (Удельная теплота плавления льда 3,3•105Дж/кг). Для каждой величины определите соответствующий характер изменения. Установите соответствие между физическими величинами, перечисленными в первом столбце, и их изменениями, перечисленными во втором столбце. Цифры в ответе могут повторяться.

    ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА А) температура воды Б) объём воды В) внутренняя энергия воды

    ЕЁ ИЗМЕНЕНИЕ 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

25. Н а рисунке представлен график зависимости температуры воды массой m от времени при осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью . В момент времени вода находилась в газообразном состоянии. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоту кристаллизации воды по результатам этого опыта?

1)

2)

3)

4)

26. На рисунке представлен график зависимости температуры воды массой m от времени при осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью . В момент времени вода находилась в газообразном состоянии. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоту конденсации водяного пара по результатам этого опыта?

1 )

2)

3)

4)

27. Зависимость температуры первоначально жидкого серебра от количества выделенной им теплоты представлена на рисунке. Какое количество теплоты выделилось при кристаллизации серебра? Рассматриваемый процесс идет при постоянном давлении.

28. В печь поместили некоторое количество алюминия. Диаграмма изменения температуры алюминия с течением времени показана на рисунке. Печь при постоянной мощности нагрева передает алюминию 1 кДж теплоты в минуту. Какое количество теплоты потребовалось для плавления алюминия, уже нагретого до температуры его плавления?

29. Какое количество теплоты необходимо для плавления 2,5 т стали, взятой при температуре плавления? Удельная теплота плавления стали λ=80 кДж/кг. Теплопотерями пренебречь.

30. В сосуде лежит кусок льда. Температура льда =0℃. Если сообщить ему количество теплоты Q=50 кДж, то ¾ льда растает. Какое количество теплоты q надо после этого сообщить содержимому сосуда дополнительно, чтобы весь лед растаял и образовавшаяся вода нагрелась до температуры =20℃. Тепловыми потерями пренебречь.

31. Кусок льда, имеющий температуру 0°С, помещён в калориметр с электронагревателем. Чтобы превратить этот лёд в воду с температурой 10°С, требуется количество теплоты 200 кДж. Какая температура установится внутри калориметра, если лёд получит от нагревателя количество теплоты 120 кДж? Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь. Ответ приведите в градусах Цельсия.

32. Кусок льда, имеющий температуру 0°С, помещён в калориметр с электронагревателем. Чтобы превратить этот лёд в воду с температурой 20°С, требуется количество теплоты 100 кДж. Какая температура установится внутри калориметра, если лёд получит от нагревателя количество теплоты 75 кДж? Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь. Ответ приведите в градусах Цельсия.

33. Н а газовую плиту поставили сосуд, в котором находится 0,5 литра воды при температуре +20℃. В верхней части сосуда имеется ёмкость с 1 кг льда при температуре 0℃ (см. рисунок). Пары воды могут выходить из сосуда, обтекая ёмкость со льдом. Что и при какой температуре окажется в верхней ёмкости к моменту, когда вся вода в сосуде испарится? Считать, что на нагревание ёмкости расходуется 50% теплоты, получаемой водой в сосуде. Испарением воды при температуре ниже +100℃, а также теплоёмкостью стенок сосуда и ёмкости пренебречь.

Ответы: 2.1 1; 2.2 3; 2.3 3; 2.4 3; 2.5 3; 2.6 3; 2.7 3; 2.8 1; 2.9 1; 2.10 2; 2.11 4; 2.12 3; 2.13 2; 2.14 1; 2.15 1; 2.16 3; 2.17 2; 2.18 3; 2.19 ; 2.20 3-4; 2.21 222; 2.22 333; 2.23 321; 2.24 312; 2.25 4; 2.26 2; 2.27 6 кДж; 2.28 15 кДж; 2.29 200 МДж; 2.30 33,6 кДж; 2.31 0℃; 2.32 0℃; 2.33 1 кг воды при t=+78℃;