Global EE

Тепловые Явления — Задание 18 ОГЭ по физике №00010867

Задание №18. Текстовая Качественная Задача

Тепловые Явления

№2. Задание 18

ID: 00010867

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 °C. Скорость отвода тепла в процессе охлаждения оставалась постоянной. Сколько полиморфных превращений кристаллического железа наблюдалось в процессе охлаждения? Ответ поясните.

Источник: ФИПИ

Решение

Каждая горизонтальная площадка на графике охлаждения — это превращение, при котором тепло отводится, а температура какое-то время не меняется.

Разберём площадки по температурам:

$1539\,^\circ$C — это кристаллизация (затвердевание из жидкого железа), а не превращение между твёрдыми формами;

$1392\,^\circ$C — перестройка кристаллической решётки железа из одной формы в другую (полиморфное превращение);

$911\,^\circ$C — ещё одно изменение типа кристаллической решётки (полиморфное превращение);

$768\,^\circ$C — магнитное превращение (железо становится магнитным); тип кристаллической решётки при этом не меняется, поэтому полиморфным оно не считается.

Значит, превращений между разными кристаллическими формами (полиморфных) наблюдалось два — при $1392\,^\circ$C и при $911\,^\circ$C.

Ответ

-

Видеоразбор

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)