Задание №12 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Вода, охлаждённая предварительно до температуры кристаллизации, начинает кристаллизоваться. Как в процессе кристаллизации изменяется температура и внутренняя энергия смеси вода лёд?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) | увеличивается |
2) | уменьшается |
3) | не изменяется |
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Правильный ответ
32
Пояснение
Решение.
Разберём физические процессы, происходящие при кристаллизации воды, по порядку:
1. Температура смеси. Согласно законам термодинамики, процесс кристаллизации (переход вещества из жидкого состояния в твёрдое) для чистых веществ происходит при постоянной температуре. Пока вся вода не превратится в лёд, выделяющаяся при образовании кристаллических связей энергия не идёт на изменение температуры, а компенсирует отвод тепла в окружающую среду. Следовательно, температура смеси вода лёд остаётся неизменной и равной (при нормальном атмосферном давлении). Характер изменения — не изменяется (цифра 3).
2. Внутренняя энергия смеси. Процесс кристаллизации сопровождается выделением энергии в окружающую среду (экзотермический процесс). Чтобы вода превратилась в лёд, она должна отдавать тепло. Внутренняя энергия вещества складывается из кинетической энергии движения молекул (которая зависит от температуры) и потенциальной энергии их взаимодействия. Так как температура не меняется, кинетическая энергия молекул остаётся постоянной, однако потенциальная энергия взаимодействия молекул при переходе из жидкого состояния в упорядоченную кристаллическую решётку льда уменьшается. Поскольку система отдаёт тепло, общая внутренняя энергия смеси вода лёд уменьшается (цифра 2).
Таким образом, для температуры соответствует цифра 3, а для внутренней энергии — цифра 2.
Ответ: 32
Источник: ФИПИ