Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 18 № 1318
i

Свой­ства льда

Между дав­ле­ни­ем и точ­кой за­мер­за­ния (плав­ле­ния) воды на­блю­да­ет­ся ин­те­рес­ная за­ви­си­мость (см. таб­ли­цу).

Дав­ле­ние, атмТем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния льда, °CИз­ме­не­ние объёма при
кри­ста­ли­за­ции, см3/моль
Дав­ле­ние, атмТем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния льда, °CИз­ме­не­ние объёма при
кри­ста­ли­за­ции, см3/моль
10,0−1,625280−10,01,73
610−5,0−1,835810−5,01,69
1970−20,0−2,37764010,01,52
2115−22,00,842000073,80,68

 

С по­вы­ше­ни­ем дав­ле­ния до 2200 ат­мо­сфер тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния па­да­ет: с уве­ли­че­ни­ем дав­ле­ния на каж­дую ат­мо­сфе­ру она по­ни­жа­ет­ся при­мер­но на 0,0075 °C. При даль­ней­шем уве­ли­че­нии дав­ле­ния точка за­мер­за­ния воды на­чи­на­ет расти: при дав­ле­нии 20 670 ат­мо­сфер вода за­мер­за­ет при 76 °C. В этом слу­чае будет на­блю­дать­ся го­ря­чий лёд.

При нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии объём воды при за­мер­за­нии вне­зап­но воз­рас­та­ет при­мер­но на 11%. В за­мкну­том про­стран­стве такой про­цесс при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию гро­мад­но­го из­бы­точ­но­го дав­ле­ния до 2500 атм. Вода, за­мер­зая, раз­ры­ва­ет гор­ные по­ро­ды, дро­бит мно­го­тон­ные глыбы.

а)

б)

в)

г)

В XIX веке было об­на­ру­же­но яв­ле­ние ре­же­ля­ции льда, ко­то­рое можно про­де­мон­стри­ро­вать на опыте. По­ста­вим на два стол­би­ка пря­мо­уголь­ный ле­дя­ной бру­сок. Пе­ре­ки­нем через него тон­кую сталь­ную про­во­ло­ку (диа­мет­ром 0,1 мм) и под­ве­сим на ней груз мас­сой 3 кг (см. рис. а). Все это оста­вим на лёгком мо­ро­зе. Важно, чтобы тем­пе­ра­ту­ра на улице была лишь не­мно­гим ниже нуля. При­мер­но через сутки мы об­на­ру­жим, что про­во­ло­ка и гиря лежат на земле, а на стол­би­ках стоит наш ле­дя­ной бру­сок, целый и не­вре­ди­мый. Если бы мы в те­че­ние опыта вы­хо­ди­ли на улицу, то уви­де­ли бы, как по­сте­пен­но про­во­ло­ка опус­ка­ет­ся, как бы раз­ре­зая ле­дя­ной бру­сок (см. рис. б, в, г), ни­ка­ко­го раз­ре­за не остаётся – выше про­во­ло­ки бру­сок ока­зы­ва­ет­ся мо­но­лит­ным.

Дол­гое время ду­ма­ли, что лёд под лез­ви­я­ми конь­ков тает по­то­му, что ис­пы­ты­ва­ет силь­ное дав­ле­ние, тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния льда по­ни­жа­ет­ся и лёд пла­вит­ся. Од­на­ко расчёты по­ка­зы­ва­ют, что под конь­ка­ми тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния льда умень­ша­ет­ся при­мер­но на 0,1 °C, что явно не­до­ста­точ­но для ка­та­ния, на­при­мер, при –10 °C.

По­лу­чит­ся ли опи­сан­ный в тек­сте опыт по ре­же­ля­ции льда, если его про­во­дить при тем­пе­ра­ту­ре –20 °C? Ответ по­яс­ни­те.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Ре­же­ля­ция про­те­ка­ет с за­мет­ной ин­тен­сив­но­стью при тем­пе­ра­ту­рах, близ­ких к 0°. При более низ­ких тем­пе­ра­ту­рах для осу­ществ­ле­ния этого про­цес­са тре­бу­ет­ся слиш­ком боль­шое дав­ле­ние. Это яв­ле­ние при­ме­ни­мо к ве­ще­ствам, таким как лёд, ко­то­рые рас­ши­ря­ют­ся при за­мер­за­нии и точка плав­ле­ния ко­то­рых по­ни­жа­ет­ся с по­вы­ше­ни­ем дав­ле­ния. При тем­пе­ра­ту­ре –20 °C ко льду не­об­хо­ди­мо бы было при­ме­нить дав­ле­ние по­ряд­ка 2000 ат­мо­сфер.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на во­прос, и при­ве­де­но до­ста­точ­ное обос­но­ва­ние, не со­дер­жа­щее оши­бок2
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на по­став­лен­ный во­прос, но его обос­но­ва­ние не яв­ля­ет­ся до­ста­точ­ным.

ИЛИ Пред­став­ле­ны кор­рект­ные рас­суж­де­ния, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му от­ве­ту, но ответ явно не сфор­му­ли­ро­ван

1
Дру­гие слу­чаи, не удо­вле­тво­ря­ю­щие кри­те­ри­ям на 2 и 1 балл0
Мак­си­маль­ный балл2
Источник: ВПР 2018 г. Фи­зи­ка. 11 класс. Ва­ри­ант 16
Раздел кодификатора ФИПИ: 3.5 Стро­е­ние и свой­ства жид­ко­стей и твёрдых тел
1
Тип 18 № 1336
i

Оце­ни­те на ос­но­ва­нии дан­ных тек­ста, какое дав­ле­ние на лёд ока­зы­ва­ет че­ло­век, стоя на конь­ках. Ответ по­яс­ни­те.


2
Тип Д16 C3 № 1316
i

При каком внеш­нем дав­ле­нии на­блю­да­ет­ся ми­ни­маль­ная тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния льда?