Global EE

Тепловые Явления — Задание 18 ОГЭ по физике №00006046

Задание №18. Текстовая Качественная Задача

Тепловые Явления

№2. Задание 18

ID: 00006046

Полиморфные превращения металлов

Металлы представляют собой поликристаллические тела, состоящие из большого числа мелких (10-1 - 10-5 см), хаотично ориентированных по отношению друг к другу кристаллов.

Многие металлы (в том числе железо) в зависимости от температуры могут существовать в разных кристаллических формах или, как их называют, в разных полиморфных модификациях. В результате полиморфного превращения атомы кристаллического тела, имеющего решётку одного типа, перестраиваются таким образом, что образуется кристаллическая решётка другого типа. Полиморфное превращение - обратимый процесс; он происходит как при нагреве, так и при охлаждении твёрдого тела. Вновь образующиеся полиморфные модификации являются следствием возникновения центров кристаллизации и роста кристаллов, подобно кристаллизации из жидкого состояния. Превращение одной полиморфной формы в другую при нагреве чистого металла сопровождается поглощением тепла и происходит при постоянной температуре. На термической кривой (в координатах температура - время) превращение отмечается горизонтальным участком. При охлаждении происходит выделение тепла при такой же температуре, что и при нагреве. Температура, при которой происходит переход из одного типа кристаллической решётки в другой, носит название температуры полиморфного превращения. Так как полиморфные модификации вещества отличаются внутренней структурой, то свойства их различны. Полиморфные превращения сопровождаются скачкообразным изменением свойств металлов или сплавов: удельного объёма, теплоёмкости, тепло- и электропроводности, магнитных, механических и химических свойств. Ярким примером полиморфизма у неметаллических материалов является наличие двух кристаллографических модификаций чистого углерода, известных как алмаз и графит. Оба материала являются идентичными по химическому составу и различаются лишь кристаллической структурой. В результате свойства алмаза и графита оказываются существенно различными. Графит - это мягкий, хрупкий и непрозрачный материал, в то время как алмаз является одним из наиболее твёрдых минералов, встречающихся в природе, и, как правило, прозрачен.

На рисунке представлен график зависимости температуры от времени в процессе охлаждения железа. Первоначально железо находилось в жидком состоянии, температура плавления железа равна 1539 °С. Скорость отвода тепла в процессе охлаждения оставалась постоянной. Сколько полиморфных превращений кристаллического железа наблюдалось в процессе охлаждения? Ответ поясните.

Рисунок к заданию 18 ОГЭ по физике — Тепловые Явления

Источник: ФИПИ

Решение

Дано:

вода при комнатной температуре, вакуумный насос откачивает воздух под колоколом

Найти:

можно ли заставить воду закипеть без нагрева ⠀

Решение:

Условие кипения: давление насыщенного пара воды равно внешнему давлению. При нормальном атмосферном давлении $p_0 = 101\,\text{кПа}$ вода кипит при $T = 100\,°\text{C}$. Если насос откачивает воздух, внешнее давление $p$ над водой уменьшается: $$p \lt p_0$$ При уменьшении давления температура кипения понижается. Когда давление станет равным давлению насыщенного пара воды при комнатной температуре (~20 °C, $p_\text{нас} \approx 2{,}3\,\text{кПа}$), вода начнёт кипеть. Следовательно, да, воду можно заставить закипеть без нагревания, понизив давление над её поверхностью.

Ответ

Да, можно. При откачке воздуха насос понижает давление над водой. Температура кипения воды зависит от внешнего давления: при понижении давления температура кипения также понижается. При достаточном уменьшении давления температура кипения становится равной комнатной температуре воды, и вода начинает кипеть без нагревания.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)