Агрегатные… — Задание Физика 8 Класс №00049269

Начнём с того, что такое температура на языке молекул. Она показывает, с какой средней скоростью движутся частицы вещества. Чем быстрее они движутся, тем выше температура. Иначе говоря, температура определяется средней кинетической энергией частиц, то есть средней энергией их движения.

Твёрдое тело устроено как кристалл: частицы стоят на своих местах и только колеблются. Их удерживают силы притяжения соседей.

Греем кристалл до температуры плавления. Теплота поступает дальше, но теперь она идёт не на разгон частиц, а на то, чтобы оторвать их от соседей и разрушить порядок. Это работа против сил притяжения: растёт энергия взаимодействия частиц, а не энергия их движения.

Средняя скорость частиц остаётся той же, значит, не меняется и их средняя кинетическая энергия, а с ней и температура, пока весь кристалл не станет жидким.

Кристаллизация идёт в обратную сторону. Частицы занимают места в решётке, их энергия взаимодействия уменьшается, и эта разница выделяется теплотой. Выделяющаяся теплота не даёт остальным частицам замедлиться. Поэтому температура тоже стоит.

Проверим себя расчётом на льде. Чтобы расплавить $1$ кг льда, нужно $34\cdot 10^4$ Дж. Если бы вся эта теплота шла на разгон частиц, то $1$ кг воды с теплоёмкостью $4200$ Дж/(кг·°С) нагрелся бы на

$$\Delta t=\dfrac{340\,000}{4200\cdot 1}\approx 81\ {}^\circ\text{С}.$$

А талая вода остаётся при $0\ {}^\circ\text{С}$. Значит, эта энергия и правда ушла не на движение частиц, а на разрушение порядка.