Задание №14 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Проанализируем график зависимости температуры $t$ свинца от полученного количества теплоты $Q$. На графике можно выделить три характерных участка:
1. Наклонный участок от $27 \text{ °C}$ до $327 \text{ °C}$ (от $0$ до $78 \text{ кДж}$) — нагревание твердого свинца до температуры плавления.
2. Горизонтальный участок при температуре $327 \text{ °C}$ (от $78$ до $128 \text{ кДж}$) — процесс плавления свинца. Температура в ходе плавления остается постоянной.
3. Наклонный участок после точки В — нагревание жидкого свинца.

Проверим каждое утверждение:

1) На процесс плавления свинца при температуре плавления было затрачено 50 кДж энергии.
Процесс плавления соответствует горизонтальному участку графика. Начало плавления — при $Q_1 = 78 \text{ кДж}$, окончание (точка В) — при $Q_2 = 128 \text{ кДж}$.
Количество теплоты, затраченное на плавление: $\Delta Q = Q_2 - Q_1 = 128 \text{ кДж} - 78 \text{ кДж} = 50 \text{ кДж}$.
Утверждение №1 верно.

2) Масса свинца равна 1 кг.
Используем формулу для нагревания твердого тела: $Q = c \cdot m \cdot \Delta t$.
Из графика для первого участка: $Q = 78 \text{ кДж} = 78000 \text{ Дж}$, $\Delta t = 327 \text{ °C} - 27 \text{ °C} = 300 \text{ °C}$.
Удельная теплоемкость свинца (по справочным данным) $c = 130 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°C)}$.
Вычислим массу: $m = \frac{Q}{c \cdot \Delta t} = \frac{78000}{130 \cdot 300} = \frac{78000}{39000} = 2 \text{ кг}$.
Утверждение №2 неверно.

3) В точке А свинец находится частично в жидком, частично в твёрдом состоянии.
Точка А лежит на участке нагревания твердого вещества (температура ниже температуры плавления $327 \text{ °C}$). Следовательно, в точке А свинец находится полностью в твердом состоянии.
Утверждение №3 неверно.

4) При переходе из состояния, соответствующего точке Б на графике, в состояние, соответствующее точке В, температура свинца увеличивается.
Точки Б и В лежат на горизонтальном участке, который соответствует фазовому переходу (плавлению). Во время плавления вся подводимая энергия идет на разрушение кристаллической решетки, и температура вещества не меняется.
Утверждение №4 неверно.

5) Точка В соответствует окончанию процесса плавления.
Горизонтальный участок графика заканчивается в точке В. После этой точки температура снова начинает расти, что означает, что всё вещество перешло в жидкое состояние и начался процесс нагрева жидкости. Значит, точка В — это момент завершения плавления.
Утверждение №5 верно.

Ответ: 15

Источник: ФИПИ