Задание №19 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения данной задачи проанализируем график зависимости температуры $T$ от времени $t$ при охлаждении вещества. На графике мы видим несколько характерных участков: наклонные линии (соответствуют охлаждению фазы) и горизонтальные участки (соответствуют фазовым переходам, при которых температура остается постоянной, несмотря на отвод тепла).

1. Первый горизонтальный участок. По условию задачи железо первоначально находилось в жидком состоянии. Первый горизонтальный участок при температуре $T_1 = 1539 \text{ °C}$ соответствует процессу кристаллизации (отвердевания) железа. В этот момент жидкое железо превращается в твердое (кристаллическое).

2. Понятие полиморфного превращения. Полиморфизм — это способность твердого вещества существовать в различных кристаллических структурах (модификациях). Переход из одной кристаллической формы в другую в твердом состоянии называется полиморфным превращением. На графике охлаждения такие превращения также выглядят как горизонтальные участки (плато), так как перестройка кристаллической решетки происходит с выделением энергии при постоянной температуре.

3. Анализ последующих участков. После завершения кристаллизации (первое плато) железо становится твердым и начинает охлаждаться (наклонный участок). Далее на графике мы видим еще два горизонтальных участка при более низких температурах (ниже $1539 \text{ °C}$). Поскольку вещество уже находится в твердом состоянии, эти остановки температуры означают перестройку кристаллической решетки железа.

4. Вывод. На графике после завершения процесса кристаллизации (первого плато) наблюдаются еще два горизонтальных участка. Следовательно, в процессе дальнейшего охлаждения твердого железа произошло два полиморфных превращения.

Ответ: 2 полиморфных превращения.

Источник: ФИПИ