Графики плавления и отвердевания

Графики плавления и отвердевания

Ты уже разбирал общий навык чтения графиков и упоминал график нагревания как пример «плато». Теперь посмотрим на полный график плавления и отвердевания и научимся читать каждый его участок.

График нагревания твёрдого тела до жидкого состояния

Представь, что кусок льда при −20 °C нагревают равномерно до тех пор, пока он не станет водой при 20 °C. График температуры от времени состоит из трёх характерных участков:

Участок графикаЧто происходит
Наклонный (от −20 °C до 0 °C)нагрев льда, Q=cльда·m·Δt
Горизонтальный (плато при 0 °C)плавление льда, Q=λ·m
Наклонный (от 0 °C до 20 °C)нагрев уже образовавшейся воды, Q=cводы·m·Δt

Почему температура «застывает» на горизонтальном участке

Это прямое следствие того, что ты уже знаешь: во время плавления ВСЯ подводимая энергия идёт на разрушение кристаллической решётки (изменение потенциальной энергии частиц), а не на ускорение их движения — поэтому температура не растёт, пока не растает весь лёд целиком.

График охлаждения — зеркальное отражение

При охлаждении воды обратно до льда получается точно такой же график, только «прочитанный» справа налево: наклонный участок остывания воды, горизонтальное плато кристаллизации при 0 °C, наклонный участок охлаждения уже образовавшегося льда.

Краткий итог

ГЛАВНОЕ

График нагревания через плавление состоит из наклонного участка (нагрев твёрдого тела), горизонтального плато (плавление при постоянной температуре) и снова наклонного участка (нагрев жидкости). График охлаждения — зеркальное отражение с плато кристаллизации.

Вопросы и ответы

Потому что у льда и у воды разная удельная теплоёмкость (у льда она меньше, чем у воды). При одинаковой подводимой мощности меньшая теплоёмкость означает более быстрый нагрев на градус — то есть более крутой наклон графика для льда, чем для воды.

Если известна мощность нагревателя (энергия в секунду), можно посчитать полную теплоту плавления как мощность, умноженную на длительность горизонтального участка (время в секундах). Дальше из Q=λ·m легко выразить массу m=Q/λ, зная табличное значение λ для этого вещества.

Нет — это верно только для кристаллических веществ с чёткой температурой плавления. У аморфных тел график выглядит иначе, без резкого плато — этому важному отличию посвящена последняя тема этого блока.

Онлайн-школа С 1 по 11 класс
Почувствуйте разницу в образовании с авторскими методиками

Оцените урок:

Оценка 5 из 5