Задание №14 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Проанализируем график зависимости температуры $t$ вещества от полученного количества теплоты $Q$. По условию, в начальной точке А вещество находится в твёрдом состоянии.

1) Участок АБ: Происходит нагревание твёрдого тела от начальной температуры до температуры плавления $t_1$.
2) Участок БВ: Температура не меняется, несмотря на подведение теплоты. Это процесс плавления. В точке Б вещество начинает плавиться, а в точке В плавление заканчивается. Следовательно, в точке В вещество полностью перешло в жидкое состояние. Утверждение №3 верно.
3) Участок ВГ: Происходит нагревание вещества в жидком состоянии от температуры $t_1$ до температуры $t_2$.
4) Участок ГД: Температура снова перестаёт расти. Это процесс кипения (парообразования) при температуре $t_2$. Значит, температура кипения равна $t_2$, а не $t_1$. Утверждение №2 неверно. Утверждение №5 неверно (ВГ — это нагрев жидкости).

5) Разберём утверждение №1 об удельной теплоёмкости. Формула количества теплоты при нагревании: $Q = c \cdot m \cdot \Delta t$. Отсюда удельная теплоёмкость $c = \frac{Q}{m \cdot \Delta t}$.
По графику видно, что для нагрева твёрдого тела (участок АБ) на разность температур $\Delta t_{тв} = t_1 - t_A$ потребовалось некоторое количество теплоты $Q_{тв}$. Для нагрева жидкости (участок ВГ) на разность температур $\Delta t_{ж} = t_2 - t_1$ потребовалось количество теплоты $Q_{ж}$.
Сравним наклоны графиков. Участок АБ более пологий, чем ВГ. Это означает, что для изменения температуры на один и тот же градус твёрдому телу требуется больше теплоты, чем жидкости (отрезок по оси $Q$ для АБ длиннее, чем для ВГ при сопоставимом изменении температуры). Так как $c \sim \frac{Q}{\Delta t}$, то при большем подведённом тепле на единицу температуры удельная теплоёмкость выше. Следовательно, $c_{тв} > c_{ж}$. Утверждение №1 верно.

6) Разберём утверждение №4. На участке БВ вещество получает теплоту ($Q$ растёт). Согласно первому закону термодинамики, эта энергия идёт на разрушение кристаллической решётки, то есть на увеличение потенциальной энергии молекул. Следовательно, внутренняя энергия вещества увеличивается. Утверждение №4 неверно.

Таким образом, верными являются утверждения 1 и 3.

Ответ: 13

Источник: ФИПИ