Закон сохранения энергии в тепловых явлениях
6
Согласно таблице 1, упрощенный график зависимости температуры от времени процесса таяния можно представить следующим образом (рис. 6.2).
Рис. 6.2.
График зависимости
температуры льда
при плавлении
и температуры воды
при отвердевании
от времени.

#### • Часть AB.

Происходит процесс нагревания льда: кубики льда получают количество теплоты Q1 от горячей воды. В результате внутренняя энергия льда увеличивается, а его температура повышается от -5°С до 0°С.

#### • Часть BC.

Происходит процесс таяния льда и превращения его в воду: кубики льда получают количество тепла Q2 от горячей воды. В результате внутренняя энергия тающего льда увеличивается, но температура не меняется. Лед остается при температуре 0°C до тех пор, пока полностью не растает.
– На что расходуется переданное количество теплоты?
– Что означает постоянство температуры в процессе таяния?
После нагревания до 0°С количество теплоты, переданное льду, расходуется на разрушение его кристаллической решетки. Силы притяжения между частицами не могут удержать их в исходном состоянии. В результате нарушается закономерное расположение частиц кристалла, то есть вещество превращается в жидкость. В процессе плавления температура остается постоянной, а значит, кинетическая энергия частиц остается неизменной.

#### • Часть CD.

Происходит процесс нагревания воды в пробирке: после того, как кубики льда полностью растают и превратятся в воду (жидкое состояние), она получает от горячей воды количество теплоты Q3. Количество теплоты, полученное водой, увеличивает скорость (кинетическую энергию) ее молекул, в результате чего внутренняя энергия и температура воды увеличиваются. Таким образом, как видно из графика, плавление твердого тела представляет собой сложный физический процесс.
Процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением.
Многочисленные эксперименты с различными веществами показали, что каждое кристаллическое вещество плавится только при определенной, характерной для него температуре (см. таблицу 6.2).
Температура, при которой плавится кристаллическое вещество, называется температурой плавления.
Если охладить данную жидкость до температуры ее плавления, она перейдет в твердое состояние. Чтобы проверить это, продолжим предыдущий эксперимент и вынем пробирку из горячей воды и поместим ее в морозильную камеру холодильника. Если мы периодически будем следить за показаниями термометра и состоянием вещества, то получим упрощенный график обратного процесса, т.е. процесса затвердевания, подобный изображенному на рисунке 6.2.
• Часть DE. Происходит процесс охлаждения воды до температуры 0°С: вода выделяет количество теплоты Q'3. В это время количество выделенной теплоты равно Q3: |Q'3 | = Q3 . В результате внутренняя энергия воды уменьшается.
• Часть EF. Происходит процесс перехода воды в твердое состояние (лёд) при температуре 0°С: несмотря на то, что проходит время, температура не меняется. Вещество в состоянии вода-лёд выделяет количество теплоты Q'2. При этом количество выделенной теплоты равно Q2: |Q'2| = Q2 . В результате внутренняя энергия вещества уменьшается.