На рисунке приведён график кристаллизации вещества. Какое это вещество? Каким процессам соответствуют участки АВ, ВС, CD? Как изменяется внутреннее строение вещества в течение времени наблюдения?

На графике изображён процесс кристаллизации воды, то есть её превращения из жидкого состояния в твёрдое (лёд). Это можно определить по температуре кристаллизации, которая равна 0 °C при нормальном атмосферном давлении.

Рассмотрим каждый участок графика.

1. Участок АВ — охлаждение жидкой воды.

На этом участке температура воды постепенно понижается от +60 °C до 0 °C. Вода остаётся в жидком состоянии, но её внутренняя энергия уменьшается, поскольку она отдаёт тепло окружающей среде.

Молекулы воды движутся всё медленнее, их средняя кинетическая энергия уменьшается. При этом они ещё могут свободно перемещаться относительно друг друга, поэтому вода сохраняет жидкое состояние.

2. Участок ВС — кристаллизация (замерзание) воды.

На этом участке температура остаётся постоянной и равна 0 °C. Происходит переход воды из жидкого состояния в твёрдое.

Во время кристаллизации молекулы воды постепенно образуют упорядоченную кристаллическую решётку льда. Их расположение становится более упорядоченным, а возможность перемещаться относительно друг друга ограничивается.

Несмотря на то что вода продолжает отдавать тепло окружающей среде, температура не изменяется, поскольку выделяется скрытая теплота кристаллизации. Внутренняя энергия вещества уменьшается главным образом за счёт уменьшения потенциальной энергии взаимодействия молекул.

3. Участок CD — охлаждение льда.

На этом участке вся вода уже превратилась в лёд. Его температура понижается ниже 0 °C.

Молекулы воды теперь находятся в определённых положениях кристаллической решётки и совершают колебательные движения около этих положений. При дальнейшем охлаждении интенсивность колебаний уменьшается, следовательно, уменьшаются средняя кинетическая энергия молекул и внутренняя энергия льда.

Как изменяется внутреннее строение вещества?

В начале наблюдения молекулы воды расположены неупорядоченно и могут перемещаться друг относительно друга. При охлаждении их движение замедляется. Во время кристаллизации молекулы образуют упорядоченную кристаллическую решётку, характерную для льда. После полного замерзания молекулы сохраняют свои положения в решётке, но продолжают колебаться. При дальнейшем понижении температуры эти колебания становятся менее интенсивными.

Важно отметить, что сами молекулы воды не изменяются: и жидкая вода, и лёд состоят из молекул H₂O. Изменяются только их расположение и характер движения.

Краткий ответ

Вещество — вода, так как температура её кристаллизации составляет 0 °C.

• АВ — охлаждение жидкой воды от +60 °C до 0 °C.

• ВС — кристаллизация воды при постоянной температуре 0 °C.

• CD — охлаждение образовавшегося льда ниже 0 °C.

В течение всего времени наблюдения внутренняя энергия вещества уменьшается. При кристаллизации молекулы воды образуют упорядоченную кристаллическую решётку, а при дальнейшем охлаждении льда интенсивность их колебаний уменьшается.