Задание №9 — Количество теплоты. Фазовые переходы

#68462Задание №9ФИПИ

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость веществаУдельная теплота парообразования

Твёрдый образец вещества нагревают в печи. По мере поглощения количества теплоты Q температура образца t растёт в соответствии с графиком.

Выберите из предложенного перечня все утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений.

1) Температура плавления вещества равна 80 $\circ C .$
2) В состоянии 2 вещество полностью расплавилось.
3) Удельная теплоёмкость вещества в жидком состоянии меньше, чем в твёрдом.
4) Для того чтобы полностью расплавить образец вещества, уже находящийся при температуре плавления, ему надо передать количество теплоты, равное 40 Дж.
5) В процессе 2–3 внутренняя энергия вещества не изменяется.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

Наклонные участки графика — нагревание вещества в одном агрегатном состоянии ( $Q=cm\Delta t$ ), горизонтальные — фазовые переходы при постоянной температуре.

По графику: до точки 1 нагревается твёрдое вещество (затрачено 40 Дж, температура выросла до $40\ ^\circ\text{C}$ ); участок 1–2 (от 40 до 80 Дж) — плавление при $40\ ^\circ\text{C}$ ; участок 2–3 (от 80 до 160 Дж) — нагревание жидкости от $40\ ^\circ\text{C}$ до $80\ ^\circ\text{C}$ ; дальше — полка кипения при $80\ ^\circ\text{C}$ .

1) Плавлению соответствует первая полка при $40\ ^\circ\text{C}$ ; $80\ ^\circ\text{C}$ — это температура кипения. Неверно.

2) Точка 2 — конец полки плавления, к этому моменту вещество полностью расплавилось. Верно.

3) Твёрдое вещество нагрелось примерно на $40\ ^\circ\text{C}$ , получив 40 Дж, а жидкость нагрелась на $80-40=40\ ^\circ\text{C}$ , получив $160-80=80\ \text{Дж}$ . Из $c=\dfrac{Q}{m\,\Delta t}$ при одинаковых $m$ и $\Delta t$ получаем $c_{\text{ж}}\approx2c_{\text{тв}}$ , то есть теплоёмкость жидкости больше, а не меньше. Неверно.

4) Полка плавления идёт от 40 Дж до 80 Дж, значит $Q_{\text{пл}}=80-40=40\ \text{Дж}$ . Верно.

5) На участке 2–3 температура растёт от $40\ ^\circ\text{C}$ до $80\ ^\circ\text{C}$ , значит внутренняя энергия увеличивается. Неверно.

Ответ: 24