Номер 5, страница 87 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

5. При плавлении кристаллического вещества, несмотря на подводимую энергию, его температура не изменяется. На что расходуется количество теплоты, сообщаемое телу?

Решение

При плавлении кристаллического вещества его температура остается постоянной, так как вся подводимая энергия (теплота) расходуется не на увеличение скорости движения частиц (то есть не на увеличение их кинетической энергии), а на изменение их взаимного расположения и характера связи между ними.

В твердом кристаллическом состоянии частицы (атомы или молекулы) вещества упорядоченно расположены в узлах кристаллической решетки и совершают колебательные движения около этих положений равновесия. Силы притяжения между ними достаточно велики, чтобы удерживать их в этой строгой структуре. Внутренняя энергия тела складывается из кинетической энергии движения частиц и потенциальной энергии их взаимодействия. Температура тела является мерой средней кинетической энергии его частиц.

Когда тело нагревается до температуры плавления, его частицы колеблются с такой большой амплитудой, что дальнейшее увеличение подводимой энергии приводит не к росту их скорости, а к разрушению самой кристаллической решетки. Подводимая энергия идет на совершение работы против сил межмолекулярного притяжения, чтобы "оторвать" частицы от их фиксированных положений в решетке.

В результате этого процесса потенциальная энергия взаимодействия частиц увеличивается, а их средняя кинетическая энергия остается неизменной. Поскольку температура связана именно с кинетической энергией, она не меняется в течение всего процесса плавления. Вещество переходит из упорядоченного твердого состояния в неупорядоченное жидкое. Этот процесс требует затрат энергии, которая называется теплотой плавления и рассчитывается по формуле $Q = \lambda \cdot m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления.

Ответ: Количество теплоты, сообщаемое телу при плавлении, расходуется на разрушение его кристаллической решетки, то есть на преодоление сил притяжения между частицами и на увеличение их потенциальной энергии при переходе вещества из твердого агрегатного состояния в жидкое.