Фазовые переходы (физика, 10 класс)

Введение

Фазовые переходы — это процессы перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое: из твёрдого в жидкое, из жидкого в газообразное и обратно. Эти процессы сопровождаются поглощением или выделением энергии и широко встречаются в природе и технике.

Агрегатные состояния вещества

В школьном курсе рассматривают три основных состояния:

• Твёрдое — частицы колеблются около устойчивых положений.
• Жидкое — частицы могут перемещаться, но сохраняют близкое расположение.
• Газообразное — частицы движутся свободно и заполняют весь объём.

Рисунок 1. Расположение частиц в разных состояниях

Твёрдое Жидкое Газ
● ● ● ● ● ● ● ● ●
● ● ● ● ● ● ● ●
● ● ● ● ● ● ●

Основные виды фазовых переходов

Переход. Название процесса

Твёрдое → Жидкое Плавление

Жидкое → Твёрдое Кристаллизация

Жидкое → Газ Испарение, кипение

Газ → Жидкое Конденсация

Твёрдое → Газ Сублимация

Газ → Твёрдое Десублимация

Плавление и кристаллизация

Плавление — переход твёрдого вещества в жидкое при нагревании. Температура, при которой начинается плавление, называется температурой плавления.

Кристаллизация — обратный процесс, при котором жидкость превращается в твёрдое тело.

Плавление льда

Лёд → Вода

Во время плавления температура вещества остаётся постоянной, несмотря на подвод тепла.

Испарение и кипение

Испарение происходит с поверхности жидкости при любой температуре.

Кипение начинается при определённой температуре (температуре кипения) и происходит по всему объёму жидкости.

Теплота фазового перехода

При фазовых переходах энергия расходуется не на изменение температуры, а на разрушение или образование связей между частицами.

Формулы:

• При плавлении и кристаллизации:

Q = λm

где λ — удельная теплота плавления.

• При кипении и конденсации:

Q = Lm

где L — удельная теплота парообразования.

Примеры фазовых переходов в природе и технике

• Тающий снег весной — плавление.
• Образование росы — конденсация.
• Испарение воды с поверхности рек и морей.
• Сублимация сухого льда.

Заключение

Фазовые переходы играют важную роль в природных процессах и технических устройствах. Понимание этих явлений помогает объяснить погоду, работу холодильников, двигателей и многих других систем.

Статья предназначена для учащихся 10 класса и может использоваться как учебный материал или основа для презентации.