График плавления и отвердевания кристаллических тел

Если вещество в твердом состоянии будет получать энергию — оно будет нагреваться. При этом с определенной температуры начинает происходить процесс плавления — тело переходит из твердого состояния в жидкое.

Если же жидкость будет отдавать энергию, то с определенной температуры начнется процесс отвердевания (кристаллизации). Жидкость перейдет в твердое состояние.

Процесс плавления кристаллического тела довольно сложный. Для того чтобы более детально его изучить, мы рассмотрим график зависимости температуры твердого тела от времени его последовательного нагревания и охлаждения.

График плавления льда и отвердевания воды

В качестве кристаллического тела будем рассматривать лед. График плавления льда и отвердевания воды изображен на рисунке 1. Здесь по горизонтальной оси отложено время, а по вертикальной — температура льда. Для нагревания льда будем использовать обычную горелку.

Разберем каждый участок графика.

1. Точка A
   Это наша начальная точка, начало наблюдения за процессом. Здесь температура льда была равна $-40 \degree C$

2. Участок AB
   Идет нагревание льда, его температура увеличивается с $-40 \degree C$ до $0 \degree C$ 

3. Точка B
   Достигнув температуры $0 \degree C$, лед начинает плавиться. Это его температура плавления. 

4. Участок BC
   Лед плавится, но его температура в это время не увеличивается. Процессу плавления соответствует именно этот участок графика.

Отметим, что

В течение всего времени плавления температура льда не меняется, хотя мы продолжаем его нагревать

5. Точка C
   В этот момент весь лед расплавился и превратился в воду

6. Участок CD
   На этом участке графика идет нагревание воды до $+40 \degree C$

7. Точка D
   Вода имеет температуру $+40 \degree C$. В этот момент мы выключаем горелку

8. Участок DE
   Температура воды снижается, она охлаждается

9. Точка E
   Температура воды достигает $0 \degree C$. Начинается ее отвердевание (кристаллизация)

10. Участок EF
    На этом участке графика идет процесс отвердевания (кристаллизации) воды.

Пока вся вода не затвердеет, ее температура не изменится

11. Точка F
    В этот момент вся вода превратится в лед

12. Участок FK
    Температура льда понижается

{"questions":[{"content":"Участки графика BC и EF параллельны оси времени, потому что[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["они соответствуют плавлению и отвердеванию","во время процессов плавления и отвердевания температура не изменяется","они соответствуют нагреванию и охлаждению","во время нагревания и охлаждения температура какое-то время не изменяется"],"answer":[0,1]}}}]}

Графики плавления олова и свинца

На графиках часто указывают какой-то один процесс (либо отвердевание, либо плавление), но для нескольких веществ. Это делается для наглядного сравнения их свойств.

Подобный график представлен на рисунке 2.

Процесс плавления олова соответствует участку CD, а процесс плавления свинца — участку AB. 

Участок AB находится выше участка CD. Это означает, что свинец имеет большую температуру плавления, чем олово. На графике отмечены эти температуры. Для свинца это $327 \degree C$, а для олова $232 \degree C$.

Также мы можем судить о времени процесса плавления. Участок AB имеет большую длину, чем участок CD. Значит, свинец плавился большее время, чем олово. При этом свинец начал плавиться раньше.

{"questions":[{"content":"Сколько времени с начала эксперимента мы можем наблюдать свинец в твердом состоянии? [[input-1]] минуты.","widgets":{"input-1":{"type":"input","inline":1,"answer":"4"}}}]}