Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением иностранного языка при Посольстве России в Великобритании Агрегатные состояния вещества и примеры решения физических задач Проект по физике Саруханова Никиты, ученика 8 класса Руководитель проекта: Щербаков А.А., учитель физики Цели работы • Обобщение знаний по темам «Тепловые явления» , «Переход из одного агрегатного состояния в другое» и «Тепловые процессы, происходящие в природе». • Изучение способов решения расчётных и качественных задач. Агрегатные состояния вещества. • В зависимости от условий одно и то же вещество может находиться в различных агрегатных состояниях: • Твердом • Жидком • Газообразном Часто четвёртым состоянием вещества называют плазму. Твёрдое состояние, характеризующееся способностью сохранять объём и форму. Атомы твёрдого тела совершают лишь небольшие колебания около положения равновесия. В строении присутствует как дальний, так и ближний порядок. Жидкое • Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом. • Для него характерна большая подвижность частиц и малое свободное пространство между ними. Это приводит к тому, что жидкости сохраняют свой объем, но принимают форму сосуда. Аморфные твердые вещества • Этот класс веществ – исключение из правил. При низких температурах они обладают свойствами кристаллического твёрдого тела, а при высоких температурах обладают рядом свойств жидкостей. • Аморфные вещества: смолы, воск, мёд, пластилин, каучук, стекло, асфальт, нафталин, стеарин, жир, сливочное масло и другие. Газообразное • Это агрегатное состояние вещества, в котором частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия, поэтому частицы движутся почти свободно, целиком заполняя сосуд, в котором находятся и принимают его форму. • Газы не сохраняют ни форму, ни объём. Плазма • Плазма называется четвёртым (после твёрдого, жидкого и газообразного) агрегатным состоянием вещества. Атомы в этом состоянии полностью лишены электронов и превратились в положительные ионы, которые участвуют вместе с освободившимися электронами в хаотическом движении. Взаимные превращения • Переход из твёрдой фазы в газообразную, минуя жидкую фазу, называется возгонкой – сублимацией (испарение нафталина). Обратный процесс – десублимация (образование инея) Плавление и отвердевание • Плавление – переход вещества из твердого в жидкое состояние. • Кристаллизация (отвердевание) – переход вещества из жидкого состояния в твердое. Физическая величина, показывающая какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг кристаллического вещества, взятого при температуре плавления, в жидкость той же температуры, называется удельной теплотой плавления Обозначается: t, C t3 Поглощение Q Q t2 Единица измерения: m плавление Дж кг Выделение Q Q m отвердевание t, мин t1 t2 = t плавления = t отвердевания Парообразование и конденсация • Парообразование – переход вещества из жидкого состояния в газообразное (пар). • Конденсация – переход вещества из пара в жидкое состояние. Физическая величина, показывающая какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг жидкости, взятой при температуре кипения, в пар той же температуры, называется удельной теплотой парообразования Обозначается: t, C t3 t2 t1 L Поглощение Q кипение жидкости Единица измерения: Дж кг Выделение Q конденсация пара t2 = tкипения = t конденсации t, мин Примеры задач и их решение Пример 1: Сколько энергии нужно затратить, чтобы расплавить лед массой 4 кг при температуре 0°С? ОТВЕТ: 1360 Дж. Примеры задач и их решение Пример 2: Какое количество энергии надо затратить, чтобы воду массой 5 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и испарить ее? ОТВЕТ: 13600 кДж. Примеры задач и их решение Пример 3: Почему горячий чай остывает скорее, если на него дуют? ОТВЕТ: Во-первых, дополнительный поток воздуха улучшает передачу тепла воздуху за счет усиления конвекции. Во-вторых, поток воздуха уносит молекулы пара, чем усиливает испарение и повышает потерю энергии на испарение. Пример 4: Почему в сухом воздухе переносить жару легче, чем в сыром воздухе? ОТВЕТ: В жару человек выделяет пот, чтобы за счет его испарения отдавать дополнительное количество теплоты. Так как в сухом воздухе меньше молекул жидкости пот испаряется интенсивнее и интенсивнее забирает при испарении избыток теплоты. Задача, обобщающая все понятия по теме. Сколько льда, взятого при -100С можно превратить в пар при сжигании 100 г спирта. Дано: mсп = 0,1 кг t1= - 100C tпл = 00С tкип = 1000C cльда = 2100 Дж/кг 0С cводы = 4200 Дж/кг 0С qсп = 29 106 Дж/кг λльда = 334 103 Дж/кг Lводы = 2,3 106 Дж/кг m -? Q = Qнагр1 + Qпл + Qнагр2 + Qисп Q = qспирта mсп; Qнагр1 = сльда m (tпл – t1); Qпл = λльда m ; Qнагр2 = cводы m (tкип -tпл); Qисп = Lводы m. qсп mсп = сльда m (tпл – t1)+ λльда m+ cводы m (tкип-tпл)+ Lводы m 29 106 Дж/кг0,1 кг = m (2100 Дж/кг 0С10 0С+334 103 Дж/кг + 4200 Дж/кг 0С1000С+2,3 106 Дж/кг) 2,9 106Дж = m 3,075 106 Дж/кг m = 0,943 кг Ответ: можно испарить 0,943 кг льда