Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д22 № 14570
i

Свой­ства льда

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

 

Дав­ле­ние, атмТем­пе­ра­ту­ра

плав­ле­ния льда, °С

Из­ме­не­ние объ­е­ма

при кри­стал­ли­за­ции, см3/моль

10,0–1,62
610–5,0–1,83
1970–20,0–2,37
2115–22,00,84
5280–10,01,73
5810–5,01,69
764010,01,52
2000073,80,68

 

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

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

В 1850 г ан­глий­ский физик М. Фа­ра­дей об­на­ру­жил, что два влаж­ных куска льда при 0 °С, бу­дучи при­жа­ты друг к другу, проч­но со­еди­ня­ют­ся или смер­за­ют­ся. Од­на­ко, по Фа­ра­дею, этот эф­фект не на­блю­дал­ся с су­хи­ми кус­ка­ми льда при тем­пе­ра­ту­ре ниже 0 °С. Позже он на­звал это яв­ле­ние ре­же­ля­ци­ей.

В 1871 г ан­гли­ча­нин Дж.-Т. Бот­том­ли про­де­мон­стри­ро­вал по­доб­ное яв­ле­ние на дру­гом опыте. По­ста­вив на два стол­би­ка ле­дя­ной бру­сок и пе­ре­ки­нув через него тон­кую сталь­ную про­во­ло­ку (диа­мет­ром 0,2 мм), к ко­то­рой был под­ве­шен груз мас­сой около 1 кг (рис. а), Бот­том­ли на­блю­дал при тем­пе­ра­ту­ре чуть выше нуля, как в те­че­ние не­сколь­ких часов про­во­ло­ка про­ре­за­ла лед и груз упал. При этом ле­дя­ной бру­сок остал­ся целым и не­вре­ди­мым, и лишь там, где про­хо­ди­ла про­во­ло­ка, об­ра­зо­вал­ся тон­кий слой не­про­зрач­но­го льда. Если бы мы в те­че­ние этих часов не­пре­рыв­но на­блю­да­ли за про­во­ло­кой, то уви­де­ли бы, как по­сте­пен­но она опус­ка­ет­ся, как бы раз­ре­зая лед (рис. б, в, г), при этом выше про­во­ло­ки ни­ка­ко­го раз­ре­за не оста­ет­ся  — бру­сок ока­зы­ва­ет­ся мо­но­лит­ным.

Дол­гое время ду­ма­ли, что лед под лез­ви­я­ми конь­ков тает по­то­му, что ис­пы­ты­ва­ет силь­ное дав­ле­ние, тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния льда по­ни­жа­ет­ся, и лед пла­вит­ся. Од­на­ко рас­че­ты по­ка­зы­ва­ют, что че­ло­век мас­сой 60 кг, стоя на конь­ках, ока­зы­ва­ет на лед дав­ле­ние, при ко­то­ром тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния льда под конь­ка­ми умень­ша­ет­ся при­мер­но на 0,1 °С, что явно не­до­ста­точ­но для ка­та­ния, на­при­мер, при –10 °С.

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

Источник: Де­мон­стра­ци­он­ная вер­сия ОГЭ—2020 по фи­зи­ке
Раздел кодификатора ФИПИ: 2.10 Плав­ле­ние и кри­стал­ли­за­ция. Удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния.
1
Тип 18 № 14569
i

Вы­бе­ри­те вер­ное утвер­жде­ние, со­от­вет­ству­ю­щее со­дер­жа­нию тек­ста.

1.  Под ре­же­ля­ци­ей льда по­ни­ма­ют про­цесс та­я­ния льда под дав­ле­ни­ем и вос­ста­нов­ле­ние льда после сня­тия дав­ле­ния.

2.  Ка­та­ние на конь­ках воз­мож­но за счет из­ме­не­ния тем­пе­ра­ту­ры плав­ле­ния льда под дей­стви­ем внеш­не­го дав­ле­ния.

3.  При дав­ле­нии 7640 ат­мо­сфер объем льда при за­мер­за­нии уве­ли­чи­ва­ет­ся в 1,5 раза.

4.  Чем выше внеш­нее дав­ле­ние, тем ниже тем­пе­ра­ту­ра та­я­ния льда.


2
Тип Д22 № 14568
i

Вода, за­мер­зая, может раз­ры­вать гор­ные по­ро­ды, по­то­му что

1)  тем­пе­ра­ту­ра за­мер­за­ния воды за­ви­сит от дав­ле­ния, а в гор­ных по­ро­дах оно до­сти­га­ет 2500 атм.

2)  с по­вы­ше­ни­ем внеш­не­го дав­ле­ния до 2200 ат­мо­сфер тем­пе­ра­ту­ра за­мер­за­ния па­да­ет.

3)  объем ве­ще­ства уве­ли­чи­ва­ет­ся и со­зда­ет огром­ное внеш­нее дав­ле­ние.

4)  при за­мер­за­нии под дав­ле­ни­ем на­блю­да­ет­ся яв­ле­ние ре­же­ля­ции льда.