§ 6. Процессы охлаждения и нагревания

Химия, 7 класс. Учебник: Оспанова М.К. и др. (Мектеп, 2025). Глава 2: Изменения состояния веществ. Страницы 34–39.

Чему научишься

• Объяснять, что такое нагревание и охлаждение и как вещество меняет состояние.
• Строить график температуры по таблице: время по горизонтали, температура по вертикали.
• Читать график: где вещество нагревается, где плавится, где кипит, где остывает и затвердевает.
• Называть участки графика: плавление, кипение, конденсация, кристаллизация.
• Находить температуру в нужную минуту по графику.

Разминка

• Что случится со льдом, если положить его на тёплую батарею? Он начнёт таять и превратится в воду.
• Что будет с водой в морозилке? Она замёрзнет и станет льдом.
• Какие три состояния вещества ты знаешь? Твёрдое, жидкое и газообразное. Вода бывает льдом, жидкой водой и паром.
• Как следить за тем, что температура меняется, если на глаз не видно? Взять термометр и записывать показания через одинаковые промежутки времени.

💡 Вещества не меняют состояние «просто так». Каждому переходу нужна своя температура. А график помогает её увидеть.

Разбираемся

Вещество может «переодеваться»

Одно и то же вещество бывает твёрдым, жидким и газообразным. Лёд на Медеу, вода в чайнике, пар над ним — это всё вода. Переход из одного состояния в другое происходит при определённых температурах.

Если вещество нагревают, его температура растёт. Если охлаждают, температура падает. Но в особые моменты случается странное: тепло подводят, а температура не меняется. Дальше увидишь почему.

Как поставить опыт

Чтобы изучить нагревание и охлаждение, понадобится набор:

⚠️ Опыты с нагревателем делай только в кабинете химии с учителем. Дома кипяток и огонь без взрослого трогать нельзя.

Дальше записываем температуру через каждые 2 минуты. Получается таблица, например такая: в 0-й минуте -40 °C, во 2-й -38 °C, в 4-й -34 °C и так далее.

История одного кусочка льда

Берём лёд при -40 °C и греем. Что будет?

1. Лёд сначала просто нагревается: температура поднимается до 0 °C.
2. При 0 °C лёд начинает таять. Это плавление. Температура стоит на месте, пока не растает весь лёд.
3. Потом вода нагревается дальше, до 100 °C.
4. При 100 °C вода кипит и превращается в пар. Это кипение. Температура опять стоит на месте, даже если огонь сильнее.

Обратный путь тоже можно пройти: остужаем воду до 0 °C, и она начинает замерзать. Это кристаллизация (затвердевание). Пока вся вода не станет льдом, температура снова не меняется.

🌟 Площадка на графике — это момент, когда всё тепло уходит не на повышение температуры, а на «разрыхление» частиц: они выскакивают из своих мест и вещество меняет состояние. Поэтому чайник кипит при 100 °C, пока не выкипит последняя капля.

Как читать график

График строят на миллиметровой бумаге. По горизонтали (ось абсцисс) откладывают время t в минутах, по вертикали (ось ординат) температуру T в °C. Потом точки из таблицы соединяют линиями.

📌 Наклон вверх — нагревание, наклон вниз — охлаждение, горизонтальный участок — переход из одного состояния в другое (плавление, кипение, конденсация, кристаллизация).

Название каждого участка

В учебнике график воды обозначен буквами: AB — нагревание, BC — плавление, CD — нагревание, DE — охлаждение, EF — кристаллизация (затвердевание), FK — охлаждение.

Для других веществ график сложнее. Там есть ещё кипение и испарение, а при охлаждении пара — конденсация (пар становится жидкостью). Полная цепочка: нагрев твёрдого тела, плавление, нагрев жидкости, кипение, нагрев пара. Потом то же самое в обратную сторону: охлаждение пара, конденсация, охлаждение жидкости, затвердевание, охлаждение твёрдого тела.

🌟 Мы привыкли, что вода кипит при 100 °C. Но так бывает на уровне моря. В Алматы, на высоте около 800 м, вода закипает уже при 97–98 °C. А высоко в горах над Медеу ещё ниже: воздух разреженный, и пару выйти проще.

⚠️ Частая ошибка. «Если нагревать дольше, кипящая вода станет горячее 100 °C». Нет. Пока вода кипит, температура остаётся такой же. Лишнее тепло просто быстрее превращает воду в пар.

👨‍👩‍👧 Родителю. Попросите ребёнка понаблюдать за кастрюлей с водой на плите: когда пузырьки пошли, термометр показывает почти одно и то же. Обсудите: почему температура застыла? Так график оживает.

Проверь, как понял

Проверь себя

• Что показывает график нагревания вещества? Как температура вещества меняется со временем при нагревании: где она растёт, а где стоит на месте при плавлении или кипении.
• Как называется переход из жидкого состояния в твёрдое? Кристаллизация (затвердевание). Для воды это замерзание при 0 °C.
• Почему при кипении воды температура не растёт, хотя огонь горит? Подводимое тепло тратится на превращение воды в пар, а не на повышение температуры. Пока вода не выкипит, температура держится около 100 °C.
• Что нужно, чтобы построить график охлаждения? Измерять температуру через равные промежутки времени, записать в таблицу и отметить точки на осях «время (мин)» и «температура (°C)».
• Что значит наклон линии вниз на графике? Вещество охлаждается: температура падает со временем.

Решаем упражнения

📌 Условие 6 и 7 в начале страницы 34 относится к § 5 (агрегатные состояния), поэтому разбирается там. Здесь упражнения § 6.

Проверь себя

№ 1

Даны два графика, A и Б. Нужно ответить: 1) какой показывает нагревание и плавление; 2) какова температура плавления; 3) какой показывает охлаждение и кристаллизацию; 4) какова температура кристаллизации; 5) для A: температура на 2-й, 4-й и 7-й минутах; 6) для Б: на 4-й, 8-й и 16-й минутах.

Вот как графики выглядят (по описанию картинки):

Как думать. Наклон вверх — нагревание, наклон вниз — охлаждение. Горизонтальная площадка — переход состояния. Нужное значение берём, поднявшись от минуты на оси вверх до линии.

Решение.

1. Нагревание — график A (линия идёт вверх). Но площадки плавления на A нет: линия поднимается прямо до 100 °C и выходит за край сетки.
2. Температуру плавления по A определить нельзя: ровного участка нет.
3. Охлаждение и кристаллизация — график Б (сначала линия вниз, потом площадка).
4. Температура кристаллизации по площадке — 30 °C.
5. График A: линия растёт на 20 °C в минуту, начиная с 20 °C. На 2-й минуте 20+2·20=60 °C; на 4-й 20+4·20=100 °C. На 7-й минуте график уже не нарисован (сетка кончается на 100 °C в 4-й минуте), точное значение не прочитать. Если бы прямая шла дальше, получилось бы 160 °C.
6. График Б: на 4-й минуте линия на полпути между 55 и 30 °C, это примерно 43 °C; на 8-й минуте 30 °C (начало площадки); на 16-й минуте 30 °C (площадка).

Ответ: 1) A; 2) по A не определить; 3) Б; 4) 30 °C; 5) 60 °C, 100 °C, 7-я минута не изображена; 6) примерно 43 °C, 30 °C, 30 °C.

№ 2

Дан график вещества с точками A, B, C, D, E, F (нагрев, +Q) и F, G, H, I, K, L (охлаждение, −Q). Назови процесс на участках BC, DE, GH, IK. Где температура растёт сильнее всего и какая точка самая «горячая»? Где температура падает сильнее всего и какая точка самая «холодная»?

Как думать. На площадках процесс идёт, а температура стоит. Нижняя площадка — на уровне температуры плавления, верхняя — на уровне температуры кипения. Нагрев слева, охлаждение справа.

Решение.

1. BC — на уровне T_(плав.), это плавление. DE — на уровне T_(кип.), кипение (испарение). GH — тот же уровень, но при охлаждении: конденсация (пар превращается в жидкость). IK — тот же уровень T_(плав.): кристаллизация (затвердевание).
2. Сильнее всего температура растёт на участке AB (подъём самый крутой и самый большой), самая высокая точка — F.
3. Сильнее всего температура падает на участке KL, самая низкая точка охлаждения — L.

Ответ: BC — плавление; DE — кипение; GH — конденсация; IK — кристаллизация (затвердевание). Максимальный рост на AB, самая высокая температура в точке F. Максимальное падение на KL, самая низкая температура в точке L.

№ 3

Чингиз и Алина проверяли, как быстро остывает вода в холодильнике. Температура каждые 2 минуты: 0 мин — 24, 2 мин — 18, 4 мин — 13, 6 мин — 9, 8 мин — 6, 10 мин — 4, 12 мин — 3, 14 мин — 0, 16 мин — 0, 18 мин — 0, 20 мин — 0 (все в °C). а) Построить график. б) Температура на 5-й, 11-й и 15-й минутах. в) Почему с 14-й по 20-ю минуту температура не меняется?

Как думать. Откладываем по горизонтали минуты, по вертикали градусы, точки соединяем. Для минут между измерениями берём значение на линии между соседними точками.

Решение. а) Точки: (0;24), (2;18), (4;13), (6;9), (8;6), (10;4), (12;3), (14;0), (16;0), (18;0), (20;0). Соединяем плавной линией: она падает, потом ложится на ноль. б) 5-я минута лежит между 4-й (13) и 6-й (9): (13+9):2=11 °C. 11-я минута между 10-й (4) и 12-й (3): (4+3):2=3,5 °C. 15-я минута входит в ровный участок: 0 °C. в) Вода дошла до 0 °C и начала замерзать. Пока она превращается в лёд (кристаллизация), температура держится на 0 °C, а тепло уходит в холодильник.

Ответ: а) график спадает до 0 °C к 14-й минуте и дальше горизонтален; б) ≈11 °C, ≈3,5 °C, 0 °C; в) идёт кристаллизация воды, температура при ней постоянна.

№ 4

400 мл воды нагрели. Температура: 0 мин — 20, 2 мин — 50, 4 мин — 70, 6 мин — 85, 8 мин — 95, 10 мин — 100, 12 мин — 100, 14 мин — 100 (°C). а) Нарисовать график. б) Температура воды на 5-й минуте, на 7-й минуте и на 20-й, если нагревание продолжить.

Как думать. Сначала график: точки по таблице. Потом значения между измерениями берём «посередине» между соседями. После кипения температура не растёт.

Решение. а) Отмечаем точки по таблице и соединяем. Линия поднимается всё медленнее и с 10-й минуты идёт ровно на уровне 100 °C. б) 5-я минута между 4-й (70) и 6-й (85): (70+85):2=77,5 °C. 7-я минута между 6-й (85) и 8-й (95): (85+95):2=90 °C. На 20-й минуте вода продолжает кипеть, температура всё та же: 100 °C.

Ответ: а) график растёт до 100 °C к 10-й минуте и дальше горизонтален; б) ≈77,5 °C, ≈90 °C, 100 °C.

Шпаргалка

• Вещества переходят из одного агрегатного состояния в другое при определённых температурах.
• Наклонный участок графика: нагревание или охлаждение. Ровный: переход состояния.
• Пока идёт плавление или кипение, температура вещества не меняется.
• Значения между измеренными точками берём на линии графика.

Мини-тест