Данная диаграмма отображает переход между тремя агрегатными состояниями вещества, относящимися к основным: твёрдое тело, жидкость и газ. Плазма не включена в данную схему.

Переход из твёрдого агрегатного состояния вещества в жидкое называется плавлением.

Переход из жидкого агрегатного состояния в газообразное называется парообразованием. Парообразование включает в себя процессы кипения и испарения.

Агрегатный переход из газообразного состояния в твёрдое, минуя жидкое, называется десублимацией.

Сублимация может быть также названа возгонкой.

Ионизация — это переход из газообразного агрегатного состояния в плазменное.

Дисперсия является не агрегатным переходом, а волновым свойством света.

Дано:

График

$m=60~г$

$c=920~{\large\frac{Дж}{кг\cdot ℃}}$

$λ=3{,}9\cdot 10^5~{\large\frac{Дж}{кг}}$

СИ:

$m=0{,}06~кг$

Найти:

$Q_{нагр}- ?$

Процесс, происходящий с бруском с 6-й по 10-ю минуту, — ?

$Q_{пл}- ?$

Решение:

За период времени с 0-й по 12-ю минуту нагревание бруска происходит с 0-й по 6-ю минуту и с 10-й по 12-ю минуту. Тогда количество теплоты, полученное бруском при нагревании, будет равно сумме количеств теплоты, полученных за эти два периода:

$Q_{нагр}=Q_1+Q_2=mc(t_2-t_1 )+mc(t_3-t_2 )=mc(t_2-t_1+t_3-t_2 )$

$Q_{нагр}=mc(-t_1+t_3)$

$Q_{нагр}=0{,}06~кг\cdot 920~{\large\frac{Дж}{кг\cdot ℃}}~ (-0~℃+670~℃)=36~984~Дж$

В интервале времени с 6-й по 10-ю минуту с бруском происходит процесс плавления. Данный процесс происходит при неизменной температуре $660~℃$, которая является температурой плавления алюминия при нормальных условиях.

Вычислим количество теплоты, которое получает брусок при плавлении:

$Q_{пл}=mλ$

$Q_{пл}=0{,}06~кг\cdot 3{,}9\cdot 10^5~{\large\frac{Дж}{кг}}=23{,}4~кДж$

Ответ: $Q_{нагр}=36~984~Дж$; в интервале времени с 6-й по 10-ю минуту с бруском происходит плавление; $Q_{пл}=23{,}4~кДж$.

Дано:

$m=800~г$

$Q=90{,}4~кДж$

СИ:

$m=0{,}8~кг$

$Q=90~400~Дж$

Найти:

Металл бруска — ? Решение:

Так как брусок был взят при температуре плавления, то с ним сразу начинает происходить процесс плавления. Про теплопотери ничего не было сказано, поэтому можно ими пренебречь, тогда:

$Q=mλ$,

где $λ$ — удельная теплота плавления.

$λ={\Large\frac{Q}{m}}={\Large\frac{90~400~Дж}{0{,}8~кг}}= 113~000~{\large\frac{Дж}{кг}}=113~{\large\frac{кДж}{кг}}$

Данное значение удельной теплоты плавления соответствует двум металлам: натрию и платине. Но по условию металл благородный, соответственно, речь идёт о платине, так как натрий не относится к благородным металлам.

Ответ: платина.

Дано:

$m=126~г$

$t_0=16~℃$

$c=120~{\large\frac{Дж}{кг\cdot °С}}$

$t_{кип}=357~℃$

$r=285~000~{\large\frac{Дж}{кг}}$

СИ:

$m=0{,}126~кг$

Найти:

$Q-?$

Решение:

При указанной начальной температуре и нормальном давлении ртуть будет находиться в жидком агрегатном состоянии. Соответственно, чтобы обратить её в пар, её необходимо нагреть до температуры кипения, сообщив $Q_{нагр}$, а затем сообщить ей ещё некоторое количество теплоты, необходимое для парообразования, — $Q_{пар}$.

$Q=Q_{нагр}+Q_{пар}$

$Q=mc(t_{кип}-t_0 )+mr$

Вычисляем:

$Q=0{,}126 кг\cdot 1200~{\large\frac{Дж}{кг\cdot °С}} (357~℃-16~℃)+0{,}126 кг\cdot 285~000~{\large\frac{Дж}{кг}}$

$Q ≈41~066~Дж≈41~кДж$

Ответ: $Q=41~кДж$.

Дано:

$m_м=361~кг$

$m_б=0{,}5~кг$

$c = 1700~{\large\frac{Дж}{кг\cdot °С}}$

$q=46~{\large\frac{МДж}{кг}}$

СИ:

$q=46\cdot 10^6~{\large\frac{Дж}{кг}}$

Найти:

$Δt - ?$

Решение:

Так как вся теплота, выделившаяся при сгорании бензина, будет направлена на нагревание масла, то уравнение теплового баланса можно будет записать так:

$Q_{нагр}=Q_{гор}$

$m_м cΔt=m_б q$

$Δt={\Large\frac{m_б q}{m_м c}}$

$Δt={\large\frac{0{,}5~кг~\cdot~46\cdot 10^6~{\large\frac{Дж}{кг}}}{361~кг~\cdot~1700~{\large\frac{Дж}{кг\cdot °С}}}}≈37{,}5~℃$

Ответ: $Δt=37{,}5~℃$.

Дано:

$m_с=371~г$

$t_с=0~℃$

$m_ш=407~г$

$t_ш=73~℃$

$λ=3{,}4\cdot 10^5~{\large\frac{Дж}{кг}}$

$c=460~{\large\frac{Дж}{кг\cdot °С}}$

СИ:

$m_с=0{,}371~кг$

$m_ш=0{,}407~кг$

Найти:

$m - ?$

Решение:

По условию все процессы происходят в калориметре, тогда можно пренебречь теплопотерями. В этом случае вся теплота, которую отдаст шар при остывании до $0~℃$, $Q_{ост}$ пойдёт на плавление снега — $Q_{плав}$. Снег уже находится при температуре плавления, поэтому с ним сразу будет происходить этот процесс. Уравнение теплового баланса в этом случае:

$Q_{ост}=Q_{плав}$

$m_ш c(t_ш-t_с )=m_в λ$

В уравнении фигурирует именно масса растопленного снега, то есть образовавшейся воды $m_в$.

$m_в={\Large\frac{m_ш c(t_ш-t_с )}{λ}}$

Вычисляем:

$m_в={\Large\frac{0{,}407~кг~\cdot~460~{\large\frac{Дж}{кг\cdot °С}} (73~℃-0~℃)}{3{,}4~\cdot~10^5~{\large\frac{Дж}{кг}}}}≈0{,}04~кг=40~г$

Чтобы найти массу снега, который не растаял, необходимо от начальной массы снега отнять массу образовавшейся воды:

$m=m_с-m_в=371~г-40~г=331~г$

Ответ: $m=331~г$.

Дано:

$t_{кип~0}=100~℃$

$∆t=1~℃$

$∆h=300~м$

$h=2700~м$

Найти:

$t - ?$

Решение:

При увеличении высоты над уровнем моря будет уменьшаться атмосферное давление, в результате чего будет понижаться температура кипения воды. Чтобы найти, насколько уменьшится температура кипения, нужно от температуры кипения на нулевом уровне отнять изменение температуры на $1~℃$ за каждые $300~м$ из $2700~м$.

$t=t_{кип~0}-{\large\frac{h}{∆h}} ∆t$

$t=100~℃-{\Large\frac{2700~м}{300~м}}\cdot 1~℃=91~℃$

Ответ: $t=91~℃$.

Изначально тело находится в твёрдом агрегатном состоянии, ему сообщают некоторое количество теплоты, при этом его температура растёт — происходит нагревание до температуры плавления $t_1$.

Затем теплота к телу подводится, но его температура не изменяется; при условии исключения теплопотерь можно заключить, что эта теплота расходуется на изменение межмолекулярных связей. Происходит процесс плавления.

После этого тело находится уже в жидком агрегатном состоянии. Ему сообщают некоторое количество теплоты, при этом его температура растёт — происходит нагревание до температуры кипения $t_2$.

На последнем участке графика происходит парообразование, теплота сообщается телу, но его температура не изменяется — можно судить о том, что происходит агрегатный переход.