Учебники
Журнал «Квант»
Общие
А так ли хорошо знакомы вам процессы испарение, кипение, плавление? // Квант. — 1987. — № 3. — С. 32-33.
По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»
Торопливо и обрадованно мальчик послюнил палец и, подняв, стал медленно поворачивать.
С той стороны, откуда неуловимо тянул ветерок, в пальце почувствовалось ощущение холода.
А. Серафимович «Лесная жизнь»
Содержание
К ним, разумеется, следует добавить и обратные процессы — конденсацию и кристаллизацию. Все вместе они характеризуют определенные изменения состояний вещества. Состояния эти вам хорошо знакомы: твердое, жидкое, газообразное. Однако ими не исчерпывается все многообразие возможных состояний. Со временем вы узнаете о плазме, о нейтронном состоянии вещества и о том, как к этим состояниям можно перейти. Пока же давайте займемся не экзотическими, а обыденными превращениями вещества, и окажется, что обыденные они лишь на первый взгляд.
Вопросы и задачи
- В жарких странах напитки помещают в сосуды с пористыми стенками. Зачем?
- Свежеиспеченный хлеб весит больше, чем тот же хлеб остывший. Почему?
- Для чего, желая скорее высушить пол, на который пролита вода» ее растирают по полу?
- Когда, купаясь в жаркий день, вы входите в воду, она кажется холоднее воздуха, а когда выходите, то наоборот. Почему?
- Пробирка наполнена водой и открытым концом опущена в стакан с водой (см. рисунок). Изменится ли уровень воды в пробирке, если установку нагреть до температуры кипения воды?
Микроопыт
Повесьте на брусок льда два одинаковых груза: один на медной проволоке, другой — на капроновой леске того же диаметра. Что перережет лед быстрее? Почему?
Любопытно, что…
. существует лед, который обжег бы нам пальцы, если бы до него можно было дотронуться. Получают его под очень большим давлением, при котором вода переходит в твердое состояние при температуре значительно выше 0 °С.
. испаряться, минуя жидкое состояние могут и твердые тела. Наиболее известные примеры — испарение нафталина и йода, высыхание замерзшего белья.
. еще в 1754—55 годах шотландский химик Дж. Блэк открыл не только постоянство точки плавления льда, но и то, что термометр показывает одну и ту же температуру, несмотря на приток тепла, до тех пор, пока весь лед не растает. Отсюда Блэк пришел к понятию скрытой теплоты плавления, а позже установил и понятие скрытой теплоты парообразования.
Что читать в «Кванте»
- «Об агрегатных состояниях вещества» — 1984, № 9, с. 20;
- «Газ превращается в жидкость» — 1984, №11, с. 25;
- «Может ли быть невозможное?» — 1985, № 4;
- «Фазовые превращения» — 1985, № 7;
- «Приглашение в парную» — 1985, № 8;
- «Знакомьтесь: металлическое стекло» — 1986, № 11.
Ответы
- Наличие пор в стенках сосуда приводит к увеличению свободной поверхности жидкости, и большее число высокоэнергичных молекул могут покинуть ее, тем самым «охлаждая» содержимое сосуда.
- Хлеб черствеет, часть влаги испаряется, и вес хлеба уменьшается.
- Увеличение свободной поверхности жидкости увеличивает скорость ее испарения.
- Вода из-за большой теплоемкости прогревается медленнее воздуха, поэтому она холоднее. При выходе из воды капельки ее, оставшиеся на теле, испаряются, кожа охлаждается, и воздух кажется холоднее воды.
- При кипении в пробирке будет насыщенный пар, вода в стакане и в пробирке будет на одном уровне.
- Поскольку в обоих сосудах температура 100 °С, из внешнего сосуда во внутренний энергия передаваться не будет, и вода в стакане не закипит.
- Можно, если понижать в сосуде с водой давление до давления насыщенного пара при данной температуре.
- Температура плавления бронзы ниже, чем железа.
- График I—I относится к стеклу, II—II — к металлу.
- Движение воды в реке постоянно выносит со дна на ее поверхность более теплую воду.
- Да, если вода нагревается в герметически закупоренном сосуде. В этом случае ее температура может достигнуть 374 °С, температура же плавления свинца 327 °С.
- За счет потенциальной энергии взаимодействия молекул, убывающей при их перестройке в процессе кристаллизации.
Микроопыт
Медная проволока перережет лед быстрее. Одна из причин, обуславливающих это явление,— хорошая теплопроводность меди, обеспечивающая подвод тепла из окружающей среды к месту контакта лед — медь.
Источник
Почему пруд замерзает раньше рек
Движение воды в реке постоянно выносит со дна на ее поверхность более теплую воду.
Объясняется переохлаждением воды в капле, а кроме того, низкой температурой поверхности земли.
Температура замерзания соленой воды ниже 0 °С.
При плавлении упорядоченное расположение атомов переходит в неупорядоченное. Атомы углерода в чугуне нарушают правильность строения решет к кристаллов железа, поэтому их присутствие облегчает переход тела из твердого состояния в жидкое.
При нормальном атмосферном давлении вода замерзает при 0 °С. При повышении давления температура плавления льда понижается. Поэтому лед с обеими нитями вначале будет плавиться. Для плавления необходима энергия.
Вследствие хорошей теплопроводности меди к ней все время будет подводиться необходимое количество теплоты от окружающего воздуха, и процесс разрезания льда будет сравнительно быстрым. Теплопроводность же капрона невелика, и здесь процесс разрезания льда идет крайне медленно.
Для изменения агрегатного состояния вещества необходимо либо отобрать у него, либо сообщить ему некоторое количество теплоты. Чтобы осуществлялась теплопередача, соприкасающиеся тела должны иметь различную температуру. Первая бутылка и лед, вторая бутылка и вода имеют одинаковые температуры, поэтому вода ни в одной из бутылок не замерзнет.
. полную внутренней ласковой теплоты».
Процесс кристаллизации гипса связан с выделением теплоты плавления. Поэтому отливка разогревалась.
Источник
Испарение, плавление, кристаллизация. Викторина.
1. В жарких странах напитки помещают в пористые сосуды. Зачем?
2. Свежеиспеченный хлеб весит больше, чем тот же хлеб остывший. Почему?
3. Для чего, желая скорее высушить пол, на который пролита вода, ее растирают по полу?
4. Когда, купаясь в жаркий день, вы входите в воду, она кажется холоднее воздуха, а когда выходите, то наоборот. Почему?
5. Будет ли кипеть вода в стакане, плавающем в сосуде с кипящей водой?
6. Можно ли заставить воду кипеть без нагревания?
7. Люди научились обрабатывать бронзу раньше, чем железо? Чем это можно объяснить?
8. Почему пруды замерзают раньше рек?
9. Можно ли расплавить кусок свинца, лежащий в воде?
10. Почему лед тает не сразу, если его внести в натопленную комнату?
11. Повесьте на брусок льда два одинаковых груза: один на медной проволоке, другой – на капроновой леске такого же диаметра. Что перережет лед быстрее? Почему?
12. На графике показано, как изменяются со временем температура металла и стекла. Который из графиков относится к металлу и который к стеклу?
13. Кристаллизация вещества сопровождается выделением тепла, хотя температура затвердевающего вещества не понижается. За счет чего выделяется тепло?
14. Почему зимой на внутренней стороне окон в автобусах, троллейбусах образуется лед?
15. Почему на берегах больших рек, озер, морей осенью теплее, а весной холоднее?
Для организации мини-викторины класс делится на два звена и предлагается ответить на вопросы на скорость с 1 по 10.
Первое звено отвечает на нечетные, а второе на четные вопросы. Остальные вопросы – резерв для наиболее сильных учеников.
1. На поверхности пористого сосуда выступает вода, происходит испарение и, как следствие, понижение температуры.
2. Свежеиспеченный хлеб весит больше, чем тот же хлеб остывший, т.к. он содержит больше воды. Из остывшего хлеба часть воды испарилась.
3. При растирании воды увеличивается площадь испарения и вода испаряется быстрее, так как чем больше площадь, тем интенсивнее испарение.
4. Температура воды значительно ниже температуры тела и вода субъективно ощущается холоднее, а когда вы выходите из воды происходит интенсивное испарение со всей поверхности тела, температура тела понижается и разность температуры тела и воды меньше и субъективно температура воды ощущается выше, то есть вода кажется теплее.
5. Нет, так как не будет притока тепла.
6. Да. Понижая давление воздуха над водой можно существенно понизить температуру кипения. Давление водяного пара в пузырьках быстрее достигнет внешнего давления
7.Температура плавления стали значительно выше, что затрудняло её получение.
8. В реках течение препятствует кристаллизации (замерзанию) воды. В прудах вода неподвижна и замерзание происходит быстрее.
9. Температура плавления свинца 327 0 С, температура кипения воды 100 0 С. Кипение происходит при постоянной температуре, так как подводимая энергия идёт на переход воды из жидкого состояния в газообразное. Свинец будет нагреваться выше 100 0 С когда вся вода выкипит.
10. Внесённый лёд имеет температуру ниже нуля и плавлении начнётся через некоторое время, кода температура льда повысится до температуры плавления, то есть до 0 0 С.
11. Медная проволока, так как медь обладая большой теплопроводностью будет поглощать и подводить тепло больше, чем капроновая нить к месту контакта со льдом.
12. Стекло аморфное вещество и не имеет температуры плавления и будет постепенно размягчаться без перехода из твёрдого состояния в жидкое – стеклу соответствует первый график. Металл плавится при достижении температуры плавления и при переходе из твёрдого состояния в жидкое происходит температура не изменяется, поэтому металлу соответствует второй график.
13. Кристаллизация вещества сопровождается выделением тепла, так как внутренняя энергия в жидком состоянии выше (молекулы движутся интенсивнее), чем в твёрдом и при кристаллизации происходит уменьшение внутренней энергия и её выделение.
14. На внутренней стороне окон зимой в автобусах и троллейбусах происходит конденсация водяных паров, содержащихся в воздухе и, так как температура стекла окон ниже 0 0 С, то вода замерзает (кристаллизуется) и образуется лёд.
15. На берегах больших рек, озер, морей осенью теплее, так как при замерзании (кристаллизации) воды тепло выделяется, а весной при таянье (плавлении) льда происходит поглощение тепла и на берегах больших водоёмов холоднее?
Источник
Почему реки и озёра начинают замерзать с берегов
С наступлением холодов, и низких температур воздуха, нам было интересно наблюдать за действием рек и озёр. Ведь маленькие лужи сразу замерзают при низких температурах. А реки и озёра нет, хотя это ведь всё вода. Почему так в природе происходит? Почему реки и озёра замерзают не сразу, а постепенно. Как же всё-таки происходит замерзание воды в озёрах и реках?
Обычно река берёт своё начало в горах. Сначала это маленький ручеёк, потом он сливается с другими ручейками и получается большой ручей. Постепенно вода скапливается и множество ручейков образует полноводную реку.
У большой реки могут появляться притоки, то есть другие реки. Реки впадают не только друг в друга, но и могут впадать в море или океан.
Как начинает замерзать лёд у реки, которая впадает, в какое-нибудь озеро?
Для того, чтобы ответить на этот вопрос проведём небольшой опыт. Наливаем воду в тарелку и ставим на мороз. Примерно через тридцать минут вода начинает замерзать. Первый ледок появляется на воде у краёв тарелки. Дальнейшее наблюдение показывает, что ледяной покров устанавливается постепенно по мере охлаждения воды, от края тарелки к середине. Это можно объяснить тем, что на краях тарелки воды меньше, Поэтому она охлаждается и замерзает быстрее. Ближе к центру водяной слой толще и для его охлаждения и замерзания требуется больше времени.
Тоже самое происходит и в природе. При установлении минусовых температур на озёрах и мелких водоёмах у берегов, где глубина маленькая появляется мелкий ледок, в народе его называют закраины. По мере усиления морозов вода охлаждается и в более глубоких местах и замерзает. Процесс этот идёт так же, как в нашем опыте от берегов водоёма к центру.
У берегов очень маленькая глубина и чтобы застыть, у берега нужна не очень низкая температура. Река не может начинать замерзать от середины. У середины реки слишком большая глубина, которая примерно может достигать в глубину около 50-и метров.
Если лёд начнёт замерзать с середины, то его может раздавить давление реки. На глубине температура значительно выше окружающего воздуха – это задерживает замерзание реки
Давайте понаблюдаем за рекой в месте впадения её в озеро:
За несколько дней наблюдения за этим местом мы видим, что замерзание реки в месте её впадения замедленно из-за течения, и льдина не успевает зацепиться за берега. В этом месте река замерзает очень долго, если морозы не сильнее. Замерзание в этом месте происходит также от берега к середине, но медленнее, чем в верховьях реки.
Когда река сделает ледяной мост через реку, льдину по течению отнесёт к месту, эта льдина зацепиться за берега. Так будет, пока вся река не будет покрыта этими льдинами. Когда ударят, морозы эти все льдины соединятся в один крепкий лёд.
Весной, когда лёд начинает таять, льдины пот течению начинают плыть по рекам или лесным ручейкам. Оттаивать реки начинают от середины, а по краям льдины не растают долго. Но бывают случаи, когда плывущие льдины натыкаются на не растаявший лёд. И тогда начинается наводнение.
Замершее озеро под слоем снега
Для этого можно провести эксперимент:
Поставим тарелку с водой на мороз, мы увидим, что тарелка начнёт замерзать с краёв, постепенно к центру, потому что на глубине вода теплее, чем на поверхности.
Когда вся вода охладится, лёд покроет всю тарелку, так же происходит замерзание и в озере.
Почему реки и озёра начинают замерзать так? У берега вода холоднее, а на глубине вода теплее.
Реки и озёра начинают замерзать от берега, а таять от середины.
Перед выходом на лёд надо знать правила.
Правила поведения на льду
1. Нельзя выходить на тонкий лёд — можно провалиться под лёд.
2. Безопасным для человека считается лёд толщиною не менее 10 сантиметров в пресной воде и 15 сантиметров- в солёной. В устьях рек и притоках прочность льда ослаблена. Лёд непрочен в местах быстрого течения, бьющих ключей и стоковых вод, а также в районах произрастания водной растительности, вблизи деревьев, кустов и камыша.
3. Прочность льда можно определить визуально: лёд голубого цвета – прочный, белого – прочность его в 2 раза меньше, серый, матово-белый или с желтоватым оттенком лёд – ненадёжен.
4. Во время движения по застывшей реке надо обходить участки, покрытые слоем снега
Источник