Задание OGEPHYS0B8B06: Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Модели твёрдого, жидкого и газообразного состояний вещества. Кристаллические и аморфные тела

ФИПИ · ОГЭ · все форматы ответа · 1506 заданий

Открыть решение ↓ Ошибка или пожелание

Учебные темы: Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Модели твёрдого, жидкого и газообразного состояний вещества. Кристаллические и аморфные тела; Плавление и кристаллизация. Изменение внутренней энергии при плавлении и кристаллизации. Удельная теплота плавления.; Работа с физическим текстом и данными.

Общее условие

Полиморфные превращения металлов

Металлы представляют собой поликристаллические тела, состоящие из большого числа мелких (10–1–10–5 см) хаотично ориентированных по отношению друг к другу кристаллов.

Многие металлы (в том числе железо) в зависимости от температуры могут существовать в разных кристаллических формах или, как их называют, в разных полиморфных модификациях. В результате полиморфного превращения атомы кристаллического тела, имеющего решётку одного типа, перестраиваются таким образом, что образуется кристаллическая решётка другого типа (см. рисунок 1).

Рисунок из условия ФИПИ

Рисунок 1. Примеры полиморфных модификаций железа
(α-железо и γ-железо)

 

Полиморфное превращение – обратимый процесс; он происходит как при нагреве, так и при охлаждении твёрдого тела. Вновь образующиеся полиморфные модификации – следствие возникновения центров кристаллизации и роста кристаллов, подобно кристаллизации из жидкого состояния.

Превращение одной полиморфной формы в другую при нагреве чистого металла сопровождается поглощением тепла и происходит при постоянной температуре (аналогично процессу плавления). В процессе охлаждения происходит выделение тепла при той же температуре, что и во время нагрева. Температура, при которой происходит переход из одного типа кристаллической решётки в другой, носит название температуры полиморфного превращения.

Так как полиморфные модификации вещества отличаются внутренней структурой, то свойства их различны.

Задание №1. Дайте развернутый ответ.

На рисунке представлен график зависимости температуры от времени в процессе охлаждения железа. Первоначально железо находилось в жидком состоянии; температура плавления железа равна 1539 °С. Скорость отвода тепла в процессе охлаждения оставалась постоянной. Сколько полиморфных превращений кристаллического железа наблюдалось в процессе охлаждения? Ответ поясните.

График охлаждения железа с четырьмя полками
Рисунок из «Решу ОГЭ», № 28310. О магнитном переходе Кюри.

 


 

i
СВОЙСТВА ЗАДАНИЯ
КЭС:
2 ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Тип ответа:Развернутый ответ
Номер: 0B8B06
1 (13FABE)
НЕ РЕШЕНО Изменить статус

Решение задания OGEPHYS0B8B06

Ответ: 3 — по схеме и разбору «Решу ОГЭ»; у реального железа — 2 превращения решётки.

На восстановленном графике из «Решу ОГЭ» четыре горизонтальных участка. Ответ 3 получается при принятой в разборе трактовке всех трёх участков ниже температуры кристаллизации как полиморфных превращений. Для реального железа эта трактовка требует поправки, приведённой ниже.

По горизонтальной оси отложено время τ, по вертикальной — температура t. Отвод тепла продолжается и на горизонтальных участках: постоянная температура сама по себе не означает прекращения теплообмена. В модели фазового превращения отдаваемая энергия связана с изменением состояния вещества.

Верхний участок при 1539 °C соответствует затвердеванию первоначально жидкого железа. Он не относится к переходам между двумя кристаллическими формами: до кристаллизации твёрдой решётки ещё нет. Ниже расположены участки при 1392, 911 и 768 °C. При трактовке, принятой в задании, число учитываемых участков равно общему числу полок за вычетом кристаллизации:
N = Nполок − Nкристаллизации.
N = 4 − 1 = 3.

Физическое уточнение. У реального железа при охлаждении происходят два изменения типа решётки: δ → γ, затем γ → α. Переход около 768–770 °C — магнитный переход Кюри: появляется ферромагнитное упорядочение, а тип кристаллической решётки не меняется. Его нельзя считать третьим полиморфным превращением по определению из условия. Кроме того, магнитный переход не следует изображать как обычную полку кристаллизации. Поэтому 3 — ответ по схеме и внешнему разбору; строгое число структурных превращений железа — 2.

Проверка. Полка затвердевания исключена из подсчёта; три оставшиеся полки прочитаны отдельно. Различие между ожидаемым ответом источника и свойствами реального железа объяснено, магнитный переход не выдан за смену решётки.

Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Модели твёрдого, жидкого и газообразного состояний вещества. Кристаллические и аморфные тела: схема решения задания OGEPHYS0B8B06
Обозначения: Решётки — из исходного условия; график — «Решу ОГЭ», № 28310. Магнитный переход не меняет тип решётки.

Помочь улучшить сайт

Напишите пожелание к сайту или решению либо сообщите о найденной неточности в задании OGEPHYS0B8B06.

Сообщение увидит только команда сайта: на странице оно не публикуется.

Комментарии к решению

Комментарии видны всем посетителям сайта.

Комментариев пока нет. Будьте первым.

Чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.