Задание №14 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для выбора верных утверждений проанализируем данные, представленные в таблицах 1 и 2. В обоих опытах начальная температура воды составляла $t_0 = 72 \text{ °C}$, а измерения проводились в течение 20 минут.

1. Проверим утверждение №1: «Остывание воды в алюминиевом стакане наблюдалось до $53,3 \text{ °C}$».
Согласно таблице 1, через 20 минут температура воды в алюминиевом стакане составила $46 \text{ °C}$. Значение $53,3 \text{ °C}$ относится к пластиковому стакану (таблица 2). Утверждение неверно.

2. Проверим утверждение №2: «За первые 5 мин. вода в обоих стаканах остыла одинаково».
В алюминиевом стакане за первые 5 минут температура изменилась на $\Delta t_1 = 72 \text{ °C} - 62 \text{ °C} = 10 \text{ °C}$.
В пластиковом стакане за первые 5 минут температура изменилась на $\Delta t_2 = 72 \text{ °C} - 65 \text{ °C} = 7 \text{ °C}$.
Изменения температуры различны, следовательно, утверждение неверно.

3. Проверим утверждение №3: «Скорость остывания воды в алюминиевом стакане больше, чем в пластиковом стакане».
Сравним изменение температуры за весь период наблюдения (20 минут):
В алюминиевом стакане: $\Delta T_1 = 72 \text{ °C} - 46 \text{ °C} = 26 \text{ °C}$.
В пластиковом стакане: $\Delta T_2 = 72 \text{ °C} - 53,3 \text{ °C} = 18,7 \text{ °C}$.
Так как за одно и то же время вода в алюминиевом стакане остыла на большее количество градусов, скорость её остывания выше. Это объясняется более высокой теплопроводностью алюминия по сравнению с пластиком. Утверждение верно.

4. Проверим утверждение №4: «Скорость остывания воды в обоих стаканах уменьшается по мере уменьшения температуры».
Скорость остывания характеризуется изменением температуры за равные промежутки времени. Рассмотрим алюминиевый стакан:
0–5 мин: $\Delta t = 10 \text{ °C}$;
5–10 мин: $\Delta t = 62 \text{ °C} - 55 \text{ °C} = 7 \text{ °C}$;
10–15 мин: $\Delta t = 55 \text{ °C} - 50 \text{ °C} = 5 \text{ °C}$.
Мы видим, что с течением времени (и уменьшением температуры воды) разность температур за каждые 5 минут становится меньше. Аналогичная тенденция наблюдается и в пластиковом стакане. Это происходит потому, что теплообмен идет интенсивнее при большой разности температур между телом и окружающей средой. Утверждение верно.

5. Проверим утверждение №5: «Испарение воды в обоих стаканах происходит одинаково».
Данный опыт не позволяет напрямую измерить скорость испарения (для этого нужно было бы взвешивать стаканы). Кроме того, условия теплообмена в стаканах из разных материалов различны, что влияет на общую динамику охлаждения, но не дает данных для вывода об идентичности испарения. Утверждение не подтверждается данными опыта.

Ответ: 34

Источник: ФИПИ