Сублимация. Десублимация.
Сгорание топлива. Сводная таблица
Дополнительный конспект по физике в 8 классе «Сублимация (возгонка). Десублимация. Сгорание топлива. Сводная таблица Изменение внутренней энергии при изменении агрегатного состояния» к опорным конспектам №№ 8-12.
Вернуться к Списку конспектов по физике
Сублимация (возгонка)
Мы привыкли, что для перехода в газ вещество должно сначала стать жидкостью. Но есть особые вещества, которые умеют летать, минуя воду. Это и есть сублимация (возгонка).
📌 Сублимация (возгонка) — это переход вещества из твёрдого состояния непосредственно в газообразное (минуя жидкую фазу).
Обратный процесс (газ → твёрдое) называется десублимацией.
Где мы это видим в жизни?
1. Сухой лёд (твёрдый углекислый газ). Если вы оставите кусок сухого льда на столе при комнатной температуре, он не растает в лужицу. Он просто… исчезнет, превратившись в белый туман (газ). Это сублимация.
2. Зимняя сушка белья. В сильный мороз мокрое бельё замерзает и становится твёрдым. Но через пару дней оно высыхает! Куда делся лёд? Он не растаял (было холодно), он возогнался — твёрдые кристаллики льда превратились прямо в водяной пар.
3. Иней на деревьях. В морозную ночь водяной пар из воздуха, не превращаясь в воду, оседает на ветках в виде кристалликов льда (десублимация).
4. Нафталин от моли. Шарики нафталина со временем уменьшаются и исчезают — они сублимируют.
5. Йод. Если нагреть кристаллики йода в пробирке, они не плавятся (почти), а сразу дают фиолетовый пар.
Энергия сублимации: Для сублимации требуется энергия (чтобы разорвать связи в кристаллической решетке и сразу дать молекулам «свободу» полета). Она называется удельной теплотой сублимации. В школьных задачах она даётся в условии, потому что в таблицах её часто объединяют с суммой теплоты плавления и парообразования. По сути, это самый энергозатратный процесс.
Важное примечание для решения задач: В комбинированных задачах (например, превращение льда в пар) сублимация встречается редко, только если в условии явно скажут: «Лёд сразу превращается в пар». Обычно мы идём по пути:
Лёд → вода → пар (два этапа).
Но в реальной физике (и в олимпиадных задачах) возможен и прямой путь: Лёд → пар (сублимация).
Что такое сгорание топлива?
Когда мы сжигаем дрова, уголь, бензин или природный газ, происходит химическая реакция (окисление). Химические связи между атомами в молекулах топлива разрушаются, и при этом выделяется огромное количество тепла и света.
📌 Сгорание — это химический процесс, при котором внутренняя химическая энергия топлива превращается во внутреннюю тепловую энергию окружающих тел.
Удельная теплота сгорания (\( q \))
Это главная величина для расчетов. Она показывает, сколько теплоты выделяется при полном сгорании 1 килограмма топлива (или 1 м³ газа).
📌 Удельная теплота сгорания (\( q \)) — это количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива.
Единицы измерения: \( Дж/кг \) (или \( Дж/м^3 \) для газов).
Примеры:
- Дрова (сухие): \( q \approx 10 \cdot 10^6 \, Дж/кг \) (10 МДж/кг)
- Каменный уголь: \( q \approx 30 \cdot 10^6 \, Дж/кг \)
- Нефть: \( q \approx 44 \cdot 10^6 \, Дж/кг \)
- Бензин: \( q \approx 46 \cdot 10^6 \, Дж/кг \) (самое энергоемкое жидкое топливо)
- Природный газ: \( q \approx 36 \cdot 10^6 \, Дж/м^3 \)
Формула количества теплоты при сгорании
Если сжигается произвольная масса \( m \) (или объем \( V \)) топлива:
\( Q = q \cdot m \) (для твердого и жидкого топлива)
\( Q = q \cdot V \) (для газообразного топлива)
Сводная таблица теплоты (все формулы)
По завершении темы Тепловых явлений главные итоги и формулы представим в одной таблице. Все эти темы и формулы мы рассматривали в следующих Опорных конспектах:
- ОК № 8. Нагревание и охлаждение тел. Количество теплоты. Удельная теплоёмкость
- ОК № 9. Теплообмен и тепловое равновесие. Уравнение теплового баланса
- ОК № 10. Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления
- ОК № 11. Испарение и конденсация. Изменение внутренней энергии в процессе испарения и конденсации
- ОК № 12. Кипение. Удельная теплота парообразования
Сводная таблица «Изменение внутренней энергии
при изменении агрегатного состояния» (все формулы)
| Процесс | Что происходит? | Меняется ли температура? | Формула | Буква и смысл |
| Нагревание / Охлаждение | Молекулы разгоняются или замедляются. Вещество остается в одном состоянии. | Меняется (растет или падает). | \( Q = c \cdot m \cdot \Delta t \) | \( c \) — удельная теплоемкость (энергия для нагрева 1 кг на 1°C). |
| Плавление / Кристаллизация | Разрушается или строится кристаллическая решетка (Твёрдое ↔ Жидкое). | Не меняется (идет при \( t_{пл} \)). | \( Q = \lambda \cdot m \) | \( \lambda \) — удельная теплота плавления (энергия для расплава 1 кг). |
| Парообразование / Конденсация | Молекулы разрывают связи и улетают (Жидкое ↔ Газ) или возвращаются обратно. | Не меняется (идет при \( t_{кип} \)). | \( Q = L \cdot m \) | \( L \) — удельная теплота парообразования (энергия для испарения 1 кг). |
| Сублимация / Десублимация | Твёрдое тело переходит сразу в ГАЗ (минуя жидкость) или газ оседает в виде кристаллов. | Не меняется (идет при строгой температуре для данного вещества). | \( Q = \lambda_{субл} \cdot m \) | \( \lambda_{субл} \) — удельная теплота сублимации (энергия для перехода 1 кг из твёрдого состояния в газ). *В школьных задачах её обычно дают в условии.* |
| Сгорание топлива | Химические связи в молекулах топлива разрушаются, выделяется свет и тепло. | Повышается (выделяется энергия). | \( Q = q \cdot m \) | \( q \) — удельная теплота сгорания (энергия от сжигания 1 кг топлива). |
Решение типовых задач
на сублимацию и сгорание топлива
ЗАДАЧА №1 (Таяние сухого льда)
Условие: Для создания спецэффектов использовали 2 кг сухого льда (\( CO_2 \)), который при комнатной температуре полностью возогнался (превратился в газ). Удельная теплота сублимации углекислого газа \( \lambda_{субл} = 570 \, кДж/кг \). Какое количество теплоты было поглощено из окружающей среды?
Дано:
\( m = 2 \, кг \)
\( \lambda_{субл} = 570 \, кДж/кг = 570\,000 \, Дж/кг \)
Решение:
\( Q = \lambda_{субл} \cdot m = 570\,000 \cdot 2 = 1\,140\,000 \, Дж \).
Ответ: \( 1,14 \, МДж \).
ЗАДАЧА №2 (Сублимация йода)
Условие: При нагревании кристаллического йода массой 0,1 кг он полностью превратился в фиолетовый газ (сублимировал), поглотив при этом 35 000 Дж тепла. Какова удельная теплота сублимации йода?
Дано:
\( m = 0,1 \, кг \)
\( Q = 35\,000 \, Дж \)
Решение:
\( \lambda_{субл} = \frac{Q}{m} = \frac{35\,000}{0,1} = 350\,000 \, Дж/кг \).
Ответ: \( 350\,000 \, Дж/кг \) (или \( 350 \, кДж/кг \)).
ЗАДАЧА №3 (Прямая — нахождение тепла)
Условие: Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 5 кг сухих дров? (\( q_{дров} = 10 \cdot 10^6 \, Дж/кг \)).
Дано:
\( m = 5 \, кг \)
\( q = 10^7 \, Дж/кг \)
Решение:
\( Q = q \cdot m = 10 \cdot 10^6 \cdot 5 = 50 \cdot 10^6 = 50\,000\,000 \, Дж \).
Ответ: \( 50 \, МДж \).
ЗАДАЧА №4 (Нахождение массы топлива)
Условие: При сгорании сухих дров выделилось 15 МДж теплоты. Сколько дров сгорело?
Дано:
\( Q = 15 \cdot 10^6 \, Дж \)
\( q = 10 \cdot 10^6 \, Дж/кг \)
Решение:
\( m = \frac{Q}{q} = \frac{15 \cdot 10^6}{10 \cdot 10^6} = 1,5 \, кг \).
Ответ: \( 1,5 \, кг \).
✅ Смотрите также разбор задач по другим темам раздела ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ:
- ЗАДАЧИ на количество теплоты с решениями
- ЗАДАЧИ на сгорание топлива с решениями
- ЗАДАЧИ на плавление и отвердевание
- ЗАДАЧИ на парообразование и конденсацию
Конспект урока по физике для 8 класса «Сублимация (возгонка). Десублимация. Сводная таблицы теплоты». Выберите дальнейшее действие:
- Вернуться к Списку конспектов по физике для 7-11 классов
- Найти конспект через Кодификатор ОГЭ по физике
- Найти конспект через Кодификатор ЕГЭ по физике
