Что нужно знать
Вещество может находиться в трёх основных агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. В твёрдых телах частицы расположены близко друг к другу и колеблются около определённых положений, поэтому тела сохраняют форму и объём. В жидкостях частицы также находятся близко, но могут перемещаться относительно друг друга, поэтому жидкости сохраняют объём, но принимают форму сосуда. В газах частицы расположены далеко друг от друга и свободно движутся, поэтому газы не сохраняют ни форму, ни объём и занимают весь предоставленный им сосуд. При нагревании и охлаждении вещества могут переходить из одного агрегатного состояния в другое: плавление — переход из твёрдого состояния в жидкое, отвердевание — обратный процесс, испарение — переход жидкости в газ, конденсация — переход газа в жидкость. При плавлении и отвердевании чистого кристаллического вещества температура остаётся постоянной до завершения процесса. Температуру измеряют в кельвинах (К) или градусах Цельсия (°C), а количество теплоты — в джоулях (Дж); при нагревании или охлаждении используют формулу Q = c · m · (t2 − t1), где Q — количество теплоты (Дж), c — удельная теплоёмкость (Дж/(кг·°C)), m — масса (кг), t1 и t2 — начальная и конечная температуры (°C). Например, лёд в тёплой комнате постепенно тает, превращаясь в воду. Типичная ошибка учеников — считать, что жидкость сохраняет собственную форму, хотя на самом деле она принимает форму сосуда.
Тест: 11 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Какие три основных агрегатных состояния вещества изучают в школьном курсе физики?
- Жидкое, вязкое и газообразное
- Прозрачное, непрозрачное и газообразное
- Твёрдое, жидкое и газообразное
- Твёрдое, горячее и холодное
Основные агрегатные состояния вещества — твёрдое, жидкое и газообразное. Они различаются расположением и характером движения частиц.
2. Какое свойство характерно для твёрдых тел?
- Сохраняют объём, но принимают форму сосуда
- Не сохраняют ни форму, ни объём
- Всегда занимают весь предоставленный объём
- Сохраняют собственные форму и объём
В твёрдом теле частицы расположены близко друг к другу и колеблются около определённых положений. Поэтому твёрдые тела сохраняют форму и объём.
3. Как ведут себя частицы вещества в жидкости?
- Расположены близко друг к другу и могут перемещаться относительно друг друга
- Расположены далеко друг от друга и движутся свободно
- Полностью неподвижны
- Расположены строго на одинаковом расстоянии и не меняют своего положения
В жидкости частицы находятся близко друг к другу, но могут перемещаться относительно соседних частиц. Этим объясняется текучесть жидкостей.
4. Какое свойство отличает газ от жидкости?
- Газ сохраняет постоянный объём
- Газ занимает весь предоставленный ему объём
- Газ сохраняет постоянную форму
- Газ не состоит из частиц
Частицы газа движутся свободно и находятся на сравнительно больших расстояниях друг от друга. Поэтому газ распространяется по всему объёму сосуда.
5. В каких единицах СИ измеряется количество теплоты?
- В градусах Цельсия (°C)
- В метрах (м)
- В джоулях (Дж)
- В килограммах (кг)
Количество теплоты — это энергия, которую тело получает или отдаёт при тепловых процессах. В системе СИ энергия измеряется в джоулях.
6. Как называется переход вещества из твёрдого состояния в жидкое?
- Отвердевание
- Испарение
- Конденсация
- Плавление
Плавление — это переход вещества из твёрдого агрегатного состояния в жидкое. Например, при нагревании лёд превращается в воду.
7. Как называется переход водяного пара в жидкую воду?
- Конденсация
- Испарение
- Отвердевание
- Плавление
Конденсация — это переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Например, капли воды появляются на холодной поверхности стакана.
8. Что происходит с температурой чистого кристаллического вещества во время плавления, пока весь процесс не завершится?
- Постоянно понижается
- Остаётся постоянной
- Сразу становится равной 0 °C
- Постоянно повышается
Во время плавления чистого кристаллического вещества температура не изменяется, пока всё вещество не расплавится. Получаемая энергия расходуется на изменение состояния вещества.
9. В сосуд налили воду и поставили в холодильник. Вода постепенно превратилась в лёд. Как называется этот процесс?
- Конденсация
- Испарение
- Отвердевание
- Плавление
При охлаждении вода переходит из жидкого состояния в твёрдое. Этот процесс называется отвердеванием, или кристаллизацией.
11. Какое количество теплоты выделится при охлаждении 3 кг воды на 10 °C? Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг·°C).
- 42 000 Дж
- 1 260 000 Дж
- 12 600 Дж
- 126 000 Дж
Количество выделившейся теплоты по модулю: Q = c · m · Δt. Q = 4200 · 3 · 10 = 126 000 Дж.
12. Какую массу воды можно нагреть на 2 °C, затратив 8400 Дж теплоты? Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг·°C).
Из формулы Q = c · m · Δt выразим массу: m = Q / (c · Δt). m = 8400 / (4200 · 2) = 1 кг.