Thermodynamique et énergie · GCSE Physique Thème 3
Simulateur de changements d’état, de fusion et d’ébullition
Simuler les courbes de température de changement de phase : plateau de fusion cristallin (absorption de chaleur latente au point de fusion constant), amorphose progressive, plateau d'ébullition liquide et variation barométrique du point d'ébullition.
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- Dérivés vivants
- Mode projecteur
- Imprimer la feuille de travail
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
W
kPa
g
Dérivations et métriques en direct
Point de fusion
--
Point d'ébullition
--
État de la phase actuelle
--
Durée du plateau de fusion t = mL/P
--
Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Version pour enfants primaires :Le cycle de l'eau et les états de l'eau jeu pour les enfants
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : Le plateau de température de l'eau est maintenu à 98°C. Qu'est-ce que le point d'ébullition? La pression atmosphérique est-elle supérieure ou inférieure à 1 atm?
Dérivation étape par étape :
- Le point d'ébullition est 98°C. En dessous de 1 atm parce que le point d'ébullition standard est de 100°C (la pression inférieure diminue le point d'ébullition).
Problème travaillé
Problème : Un glaçon de 0°C fond-il dans une pièce parfaitement isolée de 0°C? Pourquoi ?
Dérivation étape par étape :
- C'est pas vrai ! La fusion nécessite d'atteindre le point de fusion ET de continuer à absorber la chaleur. La différence de température zéro signifie un transfert de chaleur zéro.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1: Pourquoi utiliser un bain d'eau plutôt que le chauffage direct à la flamme dans les expériences de fusion solide?
Clé de réponse : Assure un chauffage uniforme sur l'ensemble du tube d'échantillonnage et ralentit le taux d'élévation de la température pour des observations précises.
Q2. Variante 2 : Comment la taille des bulles change-t-elle à mesure qu'elles montent avant et pendant l'ébullition ?
Clé de réponse : Avant l'ébullition : les bulles se rétrécissent lorsque la vapeur d'eau se condense dans les couches supérieures plus froides. Pendant l'ébullition : les bulles poussent lorsque la pression hydrostatique diminue.
Q3. Variante 3 : Comment une cuisinière à pression fait-elle cuire le boeuf rapidement en utilisant la relation entre le point d'ébullition et la pression?
Clé de réponse : La vapeur piégée augmente la pression interne jusqu'à ~2 atm, ce qui augmente le point d'ébullition de l'eau jusqu'à ~120 °C, ce qui accélère la sensibilité chimique.
Foire aux questions et idées fausses
Quelle est la physique qui explique le proverbe "Il n'est pas froid quand on neige, mais il gèle quand la neige fond" ?
La formation de neige est une libération exothermique de chaleur latente. La fonte des neiges absorbe l'immense chaleur latente de l'air environnant, plongeant les températures ambiantes.
Pourquoi un échaudage à vapeur de 100°C inflige-t-il des brûlures de tissus beaucoup plus graves que l'eau bouillante de 100°C?
La vapeur doit d'abord se condenser dans l'eau bouillante, libérant une chaleur latente massive de vaporisation (2260 kJ/kg) avant de refroidir, produisant une double chaleur.
Est-ce que l'épaisse brume blanche souffle autour de la glace carbonique gazeuse sublimante?
C'est pas vrai ! Le gaz CO2 est transparent et invisible. Le brouillard dense est constitué de gouttelettes d'eau liquide microscopiques condensées à partir d'air humide réfrigéré par de la glace carbonique.
Pourquoi une casserole de papier peut-elle faire bouillir de l'eau au-dessus d'une flamme ouverte sans prendre feu?
Le point d'allumage du papier est ~ 180°C. L'eau bouillante absorbe la chaleur à 100°C, refroidissant le papier sous le seuil d'inflammation.