Задание №16 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение. Проанализируем условия эксперимента и каждое утверждение по порядку.

Из условия задачи нам известно:
— массы жидкостей одинаковы: $m_1 = m_2 = m$;
— начальные температуры одинаковы: $t_0 = 20 \text{ } ^\circ\text{C}$;
— нагревание происходит на одинаковых горелках в одинаковых сосудах в течение одного и того же времени. Это означает, что обе жидкости получили одинаковое количество теплоты: $Q_1 = Q_2 = Q$;
— конечные температуры: $t_1 = 60 \text{ } ^\circ\text{C}$, $t_2 = 40 \text{ } ^\circ\text{C}$.

1) Проверим утверждение №1.
Изменение температуры первой жидкости: $\Delta t_1 = t_1 - t_0 = 60 \text{ } ^\circ\text{C} - 20 \text{ } ^\circ\text{C} = 40 \text{ } ^\circ\text{C}$.
Изменение температуры второй жидкости: $\Delta t_2 = t_2 - t_0 = 40 \text{ } ^\circ\text{C} - 20 \text{ } ^\circ\text{C} = 20 \text{ } ^\circ\text{C}$.
Сравним их: $\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2} = \frac{40}{20} = 2$.
Следовательно, изменение температуры первой жидкости действительно в 2 раза больше. Утверждение №1 верно.

2) Проверим утверждение №2.
Воспользуемся формулой количества теплоты при нагревании: $Q = c \cdot m \cdot \Delta t$.
Так как $Q$ и $m$ для обеих жидкостей одинаковы, запишем равенство:
$c_1 \cdot m \cdot \Delta t_1 = c_2 \cdot m \cdot \Delta t_2$.
Сократим на $m$: $c_1 \cdot \Delta t_1 = c_2 \cdot \Delta t_2$.
Отсюда выразим отношение удельных теплоёмкостей: $\frac{c_2}{c_1} = \frac{\Delta t_1}{\Delta t_2}$.
Поскольку $\Delta t_1 > \Delta t_2$ (в нашем случае $40 > 20$), то $c_2 > c_1$. Удельная теплоёмкость второй жидкости больше. Утверждение №2 верно.

3) Проверим утверждение №3.
В ходе эксперимента ни одна из жидкостей не достигла состояния кипения (температуры $40 \text{ } ^\circ\text{C}$ и $60 \text{ } ^\circ\text{C}$ обычно ниже температур кипения большинства жидкостей, и на рисунке не показан процесс кипения). Данных для сравнения температур кипения в условии нет. Утверждение №3 неверно.

4) Проверим утверждение №4.
Интенсивность испарения зависит от рода жидкости, площади поверхности и температуры. Хотя температура первой жидкости выше, мы не знаем химический состав жидкостей. Эксперимент направлен на изучение теплоёмкости, а не испарения. Прямых данных об интенсивности испарения нет. Утверждение №4 неверно.

5) Проверим утверждение №5.
По условию горелки одинаковые и время нагрева одинаковое. Это подразумевает, что жидкостям передано равное количество теплоты. Утверждение №5 неверно.

Ответ: 12

Источник: ФИПИ