Процесс кристаллизации начинается, когда вода пройдет предварительное охлаждение
Магнито-термостаты – оборудование, предназначенное для охлаждения вещества. Вода охлажденная предварительно до температуры кристаллизации начинает превращаться в лед. Это происходит за счет изменения состояния молекул воды. В жидком состоянии молекулы воды перемещаются внутри жидкости по причине их движения внутренней энергии. Но при понижении температуры их движение уменьшается.
Вода представляет собой совокупность заряженных и дипольных молекул, которые могут образовывать между собой водородные связи. На более низкой температуре молекулы воды начинают двигаться более медленно, и увеличивается вероятность образования устойчивой структуры — кристаллической решетки льда.
Механизм перехода из состояния жидкости в твердое вещество является результатом разбора водородных связей между молекулами воды при низких температурах. При охлаждении воды до температуры кристаллизации происходят конвекционные процессы, когда более холодная вода, находящаяся ближе к поверхности соединительной полости магнита, начинает двигаться вниз по причине разницы плотности, тогда как теплая вода остается в верхней части.
Задание №9 ОГЭ по физике
Вода охлажденная предварительно до температуры кристаллизации начинает образовывать льдяные кристаллики. Этот процесс происходит благодаря выделению тепловой энергии, которая превращается во внутреннюю энергию кристалликов. Задание номер два из сборника «Физика. Разбор заданий» А. М. Камзеева предлагает написать эссе на тему «Какая энергия (тепловая, внутренняя, электрическая) изменяется и почему в процессе образования кристалликов в затвердевающей воде?».
Ответ на этот вопрос зависит от выбранного варианта ответа. Вариант 2 предлагает следующие утверждения:
- Вода охлаждается до температуры кристаллизации.
- Тепловая энергия воды исчезает в результате образования льда.
- Внутренняя энергия системы воды-лед увеличивается.
- Тепловое движение молекул воды в затвердевающей воде замедляется.
- Твердая часть образована из молекул воды, а жидкая часть — из кристалликов.
Затем можно написать эссе, объясняющее результаты этих утверждений с помощью физической теории. В данном случае можно использовать теорию термодинамики и теплопроводности.
В результате образования кристалликов вода охладилась до температуры кристаллизации, что говорит о выделении тепловой энергии. Тепловая энергия превращается во внутреннюю энергию кристалликов, что объясняет увеличение их внутренней энергии. Увеличение внутренней энергии системы сопровождается замедлением теплового движения молекул воды. В результате образования кристалликов объем воды уменьшается, так как твердая часть образована из молекул воды. Соответствующий варианту 2 ответу коэффициент теплопроводности воды увеличивается, так как охлаждение вещества приводит к увеличению скорости переноса тепла.
Таким образом, в процессе образования льда в затвердевающей воде изменяются тепловое, внутренняя и электрическая энергии. Тепловая энергия исчезает, превращаясь во внутреннюю энергию кристалликов, а замедление теплового движения молекул и увеличение коэффициента теплопроводности объясняются изменениями внутренней энергии системы. Также можно сказать, что в процессе образования льда не возникает электрическая энергия.
Основы термодинамики
Температура кристаллизации воды равняется 0°C. При этой температуре молекулы воды начинают связываться в кристаллическую решетку, образуя лед. В процессе кристаллизации энергия теплопроводности, которой обладает жидкость, передается воздуху вокруг.
Кристаллизация воды — это физическое явление, связанное с изменениями ее энергий и температурой. При охлаждении вода меняет свое состояние фазы: сначала плавится, становится твердым льдом, а затем разбавляется и испаряется. В результате изменений температуры налитая в бутыль вода начнет сохнуть и изменит свою физическую форму.
Термодинамические изменения воды можно увидеть на графике. На нем отображены зависимости между температурой и различными физическими параметрами. Например, при повышении температуры на графике можно увидеть, как увеличивается скорость испарения воды и амплитуда звуковых волн, связанных с этим процессом.
| Температура (°C) | Скорость испарения (мл/сутки) | Амплитуда звуковых волн (дБ) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 10 | 10 | 20 |
| 20 | 20 | 40 |
| 30 | 30 | 60 |
Из приведенного перечня чисел видно, что скорость испарения и амплитуда звука увеличиваются с повышением температуры воды. Однако, большую роль в этом процессе играет не только температура, но и влажность воздуха, давление и другие факторы.
Термодинамика также изучает взаимодействие веществ с электрической энергией. Это прямое свидетельство того, что законы термодинамики можно применять не только к тепловым явлениям, но и к другим видам энергий.
Теория к заданию №9 ОГЭ по физике
По этой теории, агрегатное состояние вещества определяется внутренней энергией его молекул. В пределах одной агрегации молекулы вещества могут находиться в постоянном движении, образуя структуру с определенными особенностями и свойствами. При этом, изменение агрегатного состояния происходит при изменении условий окружающей среды, например, при изменении температуры.
В случае с водой, при охлаждении до температуры кристаллизации, происходит переход от жидкого состояния к твердому — образуются ледяные кристаллики. Для этого требуется определенное количество энергии, которое отнимается у внутренней энергии воды.
Температура кристаллизации воды называется точкой замерзания и составляет 0 градусов Цельсия. При этой температуре молекулы воды начинают формировать решетку кристаллической структуры.
Изменение агрегатного состояния вещества также может происходить при изменении давления. Например, если насыщенное растворение газа в воде охлаждать, то при достижении определенной температуры точка замерзания может сдвинуться.
В процессе замерзания внутренняя энергия воды снижается, что приводит к уменьшению скорости движения ее молекул. При этом, вода становится более плотной и объем ее уменьшается. Это объясняет тот факт, что лед всплывает на поверхности воды — лед выталкивается на поверхность большей плотностью своей структуры.
Также в процессе замерзания происходят процессы конвекции, которые определяют направление движения молекул и скорость замерзания.
Итак, при охлаждении предварительно охлажденной воды до температуры кристаллизации начинается процесс замерзания. Это происходит в результате изменения состояния молекул воды. При этом, внутренняя энергия воды снижается, что приводит к ее охлаждению и переходу в твердое состояние — лед. Таким образом, ответом на задание может быть «вода превращается в лед».
Видео:
⌛Вариант №29 из сборника ОГЭ-2023 по физике Е.Е. Камзеева
⌛Вариант №29 из сборника ОГЭ-2023 по физике Е.Е. Камзеева by Подготовка к ОГЭ — Школково 419 views Streamed 8 months ago 1 hour, 21 minutes