Задание №9 — Количество теплоты. Фазовые переходы

#68498Задание №9ФИПИ

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость веществаУдельная теплота парообразования

На рисунке представлены графики зависимости температуры t двух тел одинаковой массой от сообщённого им количества теплоты Q. Каждое тело находится в сосуде под поршнем. Первоначально тела находились в жидком агрегатном состоянии.

Используя данные графиков, выберите из предложенного перечня все верные утверждения.

1) Температура кипения первого тела в 2 раза меньше, чем температура кипения второго тела.
2) Тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в газообразном состоянии.
3) Удельная теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии у второго тела в 3 раза меньше, чем у первого.
4) Оба тела имеют одинаковую удельную теплоту парообразования.
5) Для первого тела удельная теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии меньше удельной теплоёмкости в газообразном состоянии.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

Наклонные участки графика — нагревание тела в одном агрегатном состоянии, горизонтальные — кипение. Удельная теплоёмкость находится из $Q=cm\Delta t$ , то есть $c=\dfrac{Q}{m\,\Delta t}$ : чем круче наклонный участок, тем меньше $c$ . Удельная теплота парообразования $\lambda=\dfrac{Q}{m}$ пропорциональна длине горизонтальной «полки». Массы тел одинаковы, поэтому сравнивать можно прямо по клеткам.

Оба тела начинают нагрев с уровня в 1 клетку. Полка тела 1 находится на уровне 2 клетки, полка тела 2 — на уровне 4 клетки.

1) $t_{\text{кип}1}=2$ кл., $t_{\text{кип}2}=4$ кл., то есть $t_{\text{кип}1}=\dfrac{t_{\text{кип}2}}{2}$ — температура кипения первого тела в 2 раза меньше. Верно.

2) После полок наклон участка тела 1 заметно больше наклона участка тела 2 (тело 1 нагревается на 3 клетки примерно за 2 клетки теплоты, тело 2 — менее чем на 2 клетки за 3 клетки теплоты), значит $c_{1\text{,газ}}\ne c_{2\text{,газ}}$ . Неверно.

3) В жидком состоянии оба тела получают по 2 клетки теплоты, при этом тело 1 нагревается на 1 клетку, а тело 2 — на 3 клетки. Тогда $c_1=\dfrac{2Q_0}{m\,\Delta t_0}$ , $c_2=\dfrac{2Q_0}{3m\,\Delta t_0}=\dfrac{c_1}{3}$ — у второго тела удельная теплоёмкость в 3 раза меньше. Верно.

4) Полка тела 1 занимает 3 клетки, полка тела 2 — 2 клетки, значит $\lambda_1\ne\lambda_2$ . Неверно.

5) У тела 1 наклонный участок в газообразном состоянии круче, чем в жидком (3 клетки против 1 клетки при одинаковом подводе теплоты в 2 клетки), значит $c_{\text{газ}}\lt c_{\text{ж}}$ . Неверно.

Ответ: 13