Плавление и отвердевание кристаллических тел
Как плавятся и отвердевают кристаллические тела, что такое температура плавления и почему при плавлении температура не растёт. Ещё учимся читать «полочку» на графике и пользоваться таблицей температур плавления.

аудио-обзор «Плавление и отвердевание кристаллических тел»05:29- Плавление: нагрели до нужной температуры и стоим на месте
- Отвердевание и график: то же самое, но в обратную сторону
Ты опустил термометр в стакан с тающим льдом. В комнате тепло, лёд всё время получает тепло от воздуха, а термометр упрямо показывает 0 °C и не двигается. Куда девается тепло и почему температура стоит на месте?
Ты сможешь объяснить, что происходит с температурой кристаллического тела при нагревании, плавлении и остывании.
Ты сможешь по таблице температур плавления определить, твёрдым или жидким будет вещество при заданной температуре.
Ты сможешь найти на графике нагревания или остывания участок плавления (отвердевания) и объяснить, что на нём происходит.
Плавление и отвердевание кристаллических веществ
Плавление: нагрели до нужной температуры и стоим на месте
Начнём с наблюдения. Берём кусок льда и греем. Сначала он просто нагревается. Потом на нём появляются капли воды, он начинает таять. А температура? Она застывает и стоит на одном значении, пока не растает последний кусочек. Только после этого вода начинает нагреваться дальше.
И это не особенность льда. Так ведут себя все вещества в кристаллическом состоянии: металлы, лёд, соли. Чтобы расплавить кристаллическое тело, его нужно сначала нагреть до определённой температуры. Дальше плавление идёт уже при ней.

Представь это так. Тело получает тепло. До плавления это тепло «разгоняет» частицы, и температура растёт. Когда достигнута температура плавления, всё получаемое тепло уходит на сам переход из твёрдого состояния в жидкое. На «разгон» ничего не остаётся, поэтому термометр стоит. Это объяснение подачи: учебник фиксирует сам факт, что температура не изменяется.
Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое называют плавлением.
Аналогия. Как дверь между двумя комнатами: пока человек проходит через дверь, он меняет комнату. Здесь вещество тоже переходит из одного состояния в другое — из твёрдого в жидкое.
Мнемоническая зацепка. «ПЛАВление» → ПЛАВает: твёрдое вещество становится жидким и может плавать.
Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества. Обозначение: . Единица измерения: градус Цельсия, °C.
Аналогия. Это как установленная отметка на термометре: пока вещество не дошло до этой отметки, плавление ещё не начинается.
Мнемоническая зацепка. → «ПЛ» = ПЛавление: индекс «пл» напоминает, с каким процессом связана температура.
Аналогия. Человек копит деньги на покупку: пока копит, сумма растёт. В день покупки деньги тратятся на сам товар, и «накопленное» перестаёт расти, пока покупка не оформлена. Здесь так же: тепло, пришедшее на , тратится на плавление, а температура не растёт.
Оговорка. Это образ, а не определение. Канон один: во время плавления температура вещества не изменяется.
Мнемоническая зацепка. «Полочка» на графике = ПЛавление: линия перестала расти и стала горизонтальной, пока идёт плавление.

Эту установку ты увидишь на уроках: тело нагревают на горелке и следят за температурой. У разных веществ разная. Это видно по таблице 3 (при нормальном атмосферном давлении):
- водород: °C, кислород: °C, азот: °C;
- спирт: °C, ртуть: °C;
- лёд: °C, цезий: °C, калий: °C, натрий: °C;
- олово: °C, свинец: °C, цинк: °C, алюминий: °C;
- серебро: °C, латунь: °C, золото: °C, медь: °C;
- чугун: °C, кремний: °C, сталь: °C, железо: °C;
- платина: °C, осмий: °C, вольфрам: °C.
И ещё одно следствие: тела в жидком состоянии имеют температуру выше своей температуры плавления.
Берём комнату с температурой °C и два вещества из таблицы: ртуть и свинец.
Ртуть: °C. Комнатные °C выше °C, значит ртуть жидкая.
Свинец: °C. Комнатные °C ниже °C, значит свинец твёрдый.
Правило: выше вещество жидкое, ниже — кристаллическое твёрдое. Сама — это точка, где идёт плавление.
Свинец нагрели до °C и продолжают греть. Что покажет термометр, пока свинец плавится?
показать
Свинец нагрели до °C и продолжают греть. Что покажет термометр, пока свинец плавится?
Те же °C. Во время плавления температура не изменяется. Она начнёт расти только после того, как весь свинец расплавится.
Железо ( °C) и олово ( °C): какое вещество нужно нагреть сильнее, чтобы оно начало плавиться?
показать
Железо ( °C) и олово ( °C): какое вещество нужно нагреть сильнее, чтобы оно начало плавиться?
Железо: у него выше. У разных веществ разная.
Что называют плавлением вещества согласно представленному материалу?
Отвердевание и график: то же самое, но в обратную сторону
Теперь пустим процесс назад. Расплавленное тело остывает: сначала температура падает, потом тело начинает затвердевать, и опять температура застывает на одном значении. Отвердевание начинается при определённой температуре, до которой расплавленное тело нужно охладить.
Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое называют отвердеванием или кристаллизацией.
Аналогия. Как растаявший воск снова становится твёрдой свечой: жидкое состояние постепенно переходит обратно в твёрдое.
Мнемоническая зацепка. «КРИСТАЛЛизация» → КРИСТАЛЛ: жидкое вещество превращается в твёрдое, образуя кристаллическую структуру.
Температуру, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации. Обозначение: . Единица измерения: °C.
Аналогия. Это как обратная отметка на термометре: расплавленное вещество охлаждают до этой температуры, и начинается его переход в твёрдое состояние.
Мнемоническая зацепка. → «ОТВ» = ОТВердевание: обозначение напоминает название процесса.
Аналогия. Отвердевание — это тот же путь между двумя состояниями, но в обратную сторону: при плавлении твёрдое становится жидким, при отвердевании жидкое становится твёрдым.
Оговорка. Это образ, а не определение. Канон один: отвердевание (кристаллизация) — переход из жидкого состояния в твёрдое.
Мнемоническая зацепка. «ОТВ» → ОТВердение: при остывании жидкое вещество возвращается в твёрдое состояние.
При неизменном внешнем давлении вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся: . Поэтому отдельной таблицы для отвердевания нет. Берём ту же таблицу 3.
| Признак | Плавление | Отвердевание |
|---|---|---|
Переход | твёрдое → жидкое | жидкое → твёрдое |
Как ещё называют | — | кристаллизация |
Температура | ||
Во время процесса | температура не изменяется | температура не изменяется |
Что нужно сделать с телом | нагреть до | охладить до |
Как это выглядит на графике. На графике по горизонтали откладывают время (или отданное и полученное тепло), по вертикали — температуру.
- При нагревании твёрдого тела линия идёт вверх.
- Когда начинается плавление, линия ложится на горизонтальную «полочку»: температура не меняется. Высота полочки — это .
- Когда всё расплавилось, линия снова идёт вверх.
При остывании картина зеркальная. Линия идёт вниз, потом «полочка» на уровне , потом снова вниз. Горизонтальный участок — всегда признак плавления или отвердевания. Именно такие задания дают на ОГЭ: нужно показать, какой участок графика что описывает. Приём один: ищи полочку.
Свинец в жидком состоянии, его температура выше °C. Его начинают охлаждать.
Температура падает до °C. Это свинца: она равна °C.
Дальше свинец отвердевает, и температура остаётся °C, пока не затвердеет весь.
Только после этого твёрдый свинец остывает ниже °C. На графике это линия вниз, полочка и снова линия вниз.
Пока тело плавится, его температура растёт, ведь тепло продолжают подводить.
Во время плавления температура вещества не изменяется. Тепло идёт на переход в жидкое состояние. Температура снова растёт только после того, как всё вещество расплавилось.
На графике остывания видна горизонтальная полочка на уровне °C. Какое вещество и какой процесс?
показать
На графике остывания видна горизонтальная полочка на уровне °C. Какое вещество и какой процесс?
Вода в лёд. Идёт отвердевание, °C. Для льда равна °C.
Требуемое программой сравнение плавления кристаллических тел и размягчения аморфных тел в приложенном первоисточнике явно не раскрыто. Поэтому отдельного канонического сравнения по этому вопросу в уроке нет.
Тепло из воздуха идёт в лёд. Пока лёд плавится, оно тратится на сам переход из твёрдого состояния в жидкое, а не на повышение температуры. Поэтому, пока в стакане остаётся лёд, термометр показывает °C. Для льда это , и во время плавления температура вещества не изменяется. Нагреваться вода начнёт, когда лёд растает целиком.
Плавление — переход из твёрдого состояния в жидкое, отвердевание (кристаллизация) — из жидкого в твёрдое.
Чтобы расплавить кристаллическое тело, его сначала нагревают до . Во время плавления температура не изменяется.
У разных веществ разная, её берут из таблицы.
При неизменном давлении .
На графике плавление и отвердевание — горизонтальная полочка.
Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.
Температура, при которой вещество плавится.
Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое.
Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется).
- Плавление
переход из твёрдого состояния в жидкое
- Отвердевание (кристаллизация)
переход из жидкого состояния в твёрдое
температура, при которой вещество плавится, °C
температура отвердевания (кристаллизации), °C
при неизменном внешнем давлении
| Плавление | Отвердевание | |
|---|---|---|
Переход | твёрдое → жидкое | жидкое → твёрдое |
Температура | ||
Во время процесса | не изменяется | не изменяется |
Тело нужно | нагреть до | охладить до |
- Найди полочку
горизонтальный участок — плавление или отвердевание
- Определи уровень
высота полочки — это вещества
- Выбери процесс
линия шла вверх — плавление, вниз — отвердевание
- Сравни с таблицей
по определи вещество
Самый тугоплавкий металл в таблице — вольфрам: он плавится при °C. Именно поэтому из него делают спирали ламп накаливания.
Ртуть плавится при °C, поэтому при комнатной температуре она жидкая.
Цезий плавится уже при °C. Это ниже температуры человеческого тела, так что кусочек цезия в руке начал бы таять.
Что называют плавлением вещества?
Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.
Так это спрашивают на экзамене
демоверсии ФИПИ400 300 200 100 0 100 200 Q, кДж t, ºС
На рисунке представлен график зависимости температуры твёрдого тела от отдаваемого им количества теплоты . Масса тела равна 4 кг. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела?

0 D Q, Дж t, ºС 40 20 –20 С В А II I
На рисунке графически изображён процесс теплообмена для случая, когда в нагретую до 40 °С жидкость опускают кусок льда. Потерями энергии при теплообмене можно пренебречь. Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

В гейзерную трубку из бокового протока поступила порция пара. Часть воды вылилась, и над паром остался столб воды высотой 10 м. Вода на этой глубине находится при температуре 125 °С. Атмосферное давление Па. Закипит или нет поднятая паром вода? Ответ поясните.

В алюминиевом калориметре массой 100 г находилось 200 г воды при комнатной температуре. Затем в воду опустили спираль сопротивлением 2 Ом, подключённую к источнику напряжением 12 В. На сколько градусов нагрелся калориметр с водой за 5 мин., если потери энергии в окружающую среду составили 25 %?

Возьмём два одинаковых стеклянных кувшина ( и , см. рисунок), наполним их одинаковым количеством воды комнатной температуры. Второй кувшин накроем куском чёрной ткани. Поставим кувшины на солнце и будем измерять температуру в них каждые полчаса.
Возьмём два одинаковых стеклянных кувшина ( и , см. рисунок), наполним их одинаковым количеством воды комнатной температуры. Второй кувшин накроем куском чёрной ткани. Поставим кувшины на солнце и будем измерять температуру в них каждые полчаса. В каком кувшине температура воды станет повышаться быстрее?

На рисунке показан график зависимости температуры вещества от поглощённого им количества теплоты. Масса вещества – кг. Первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии.
На рисунке показан график зависимости температуры вещества от поглощённого им количества теплоты. Масса вещества – кг. Первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии. Какова удельная теплота плавления вещества?

Что в физике называют процессом плавления вещества?
Инфографика

Слайды
Конспектвесь параграф сжатым текстом — для повторения перед контрольнойпоказать целикомсвернуть
Учебное пособие: Плавление и отвердевание кристаллических тел
Данное учебное пособие предназначено для изучения и закрепления физических основ процессов перехода веществ из твёрдого агрегатного состояния в жидкое на примере кристаллических тел.
1. Теоретические основы и ключевые концепции
Описание опыта по плавлению льда
Для изучения процессов фазовых переходов проводится опыт со следующим алгоритмом и наблюдениями:
- Условия опыта: В стакан помещается примерно растолчённого льда, в который опускается термометр.
- Процесс нагрева: В результате теплообмена с окружающей средой (воздухом в комнате) температура льда начинает постепенно повышаться.
- Начало плавления: Когда температура льда достигает , лёд начинает таять (плавиться).
- Поведение температуры: В процессе таяния льда его температура остаётся неизменной ().
- Завершение процесса: Температура не изменяется до тех пор, пока весь лёд полностью не перейдёт из твёрдого состояния в жидкое (воду).
Основные понятия и определения
- Плавление — это процесс перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое.
- Условие плавления кристаллических тел: Чтобы расплавить кристаллическое тело, его необходимо сначала нагреть до определённой температуры.
- Температура плавления — это конкретная температура, при которой вещество начинает плавиться.
2. Вопросы для краткого ответа (Квиз)
Ответьте на следующие вопросы, используя материалы проведённого опыта и теоретические определения:
- Что происходит с водой и льдом при изменении температуры на улице?
- Ответ: В мороз вода замерзает и превращается в лёд, а при потеплении происходит обратный процесс — лёд тает и становится водой.
- Сколько растолчённого льда используется в описанном опыте?
- Ответ: Примерно .
- За счёт чего повышается температура льда в стакане, оставленном на столе?
- Ответ: За счёт теплообмена с окружающей средой.
- При какой температуре начинает таять лёд?
- Ответ: При температуре .
- Как меняется температура льда во время самого процесса таяния?
- Ответ: Температура не изменяется до полного перехода льда в жидкое состояние.
- Дайте определение процессу плавления.
- Ответ: Плавление — это переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.
- Что необходимо сделать с кристаллическим телом, прежде чем оно начнёт плавиться?
- Ответ: Его нужно сначала нагреть до определённой температуры (температуры плавления).
3. Задания и контрольные вопросы для анализа
Используйте физические принципы плавления и температуры плавления веществ для решения следующих задач:
Задача 1 (Определение агрегатного состояния)
В каком агрегатном состоянии находятся при температуре следующие вещества:
- Алюминий
- Вольфрам
- Железо
- Золото
- Свинец
- Серебро
Задача 2 (Возможность плавления)
Какие вещества можно расплавить в воде, находящейся при температуре ?
4. Темы для эссе и развёрнутых ответов
- Анализ поведения температуры при фазовом переходе: Подробно опишите опыт с плавлением растолчённого льда. Объясните, почему при достижении температура системы «лёд — вода» перестаёт расти, несмотря на продолжающийся теплообмен с окружающей средой, и в какой момент наблюдаемый рост температуры возобновится.
- Закономерности плавления кристаллических тел: Раскройте сущность понятия «температура плавления». Опишите последовательность условий, необходимых для того, чтобы перевести кристаллическое вещество из твёрдого состояния в жидкое.
5. Глоссарий терминов
Термин · Определение / Описание
- Агрегатное состояние — Физическое состояние вещества (например, твёрдое или жидкое), изменяющееся при определённых температурных условиях.
- Кристаллическое тело — Твёрдое тело, имеющее определённую температуру плавления, для смены агрегатного состояния которого требуется предварительный нагрев.
- Плавление — Процесс перехода вещества из твёрдого агрегатного состояния в жидкое.
- Температура плавления — Определённая температура, при которой вещество переходит из твёрдого состояния в жидкое.
- Теплообмен — Процесс передачи теплоты между телом (льдом) и окружающей средой, приводящий к изменению температуры тела.
Таблица понятийтермин, определение и пример в одном местепоказать целикомсвернуть
| Термин | Определение | Пример |
|---|---|---|
| Плавление | Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое. | Лёд тает при температуре 0 °C и становится водой. |
| Температура плавления | Температура, при которой вещество плавится. | Температура плавления льда составляет 0 °C. |
| Отвердевание (кристаллизация) | Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое. | Вода замерзает на улице в мороз и превращается в лёд. |
| Температура отвердевания (кристаллизации) | Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется). | Вода замерзает и превращается в лёд при 0 °C. |












