Задание №14 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Проанализируем каждое утверждение на основе данных, представленных в таблицах 1 и 2.

1) Остывание воды в пластиковом стакане наблюдалось до $53,3 \text{ } ^\circ\text{C}$.
Обратимся к Таблице 2 (пластиковый стакан). Последнее измерение было сделано в момент времени $\tau = 20 \text{ мин}$, и температура воды при этом составила $53,3 \text{ } ^\circ\text{C}$. Следовательно, это утверждение верно, так как оно фиксирует конечную точку наблюдения в данном опыте.

2) За первые 5 мин. вода в алюминиевом стакане остыла больше, чем за следующие 5 мин.
Проверим это по Таблице 1 (алюминиевый стакан):
– Изменение температуры за первые 5 минут (от 0 до 5 мин): $\Delta t_1 = 72 \text{ } ^\circ\text{C} - 62 \text{ } ^\circ\text{C} = 10 \text{ } ^\circ\text{C}$.
– Изменение температуры за следующие 5 минут (от 5 до 10 мин): $\Delta t_2 = 62 \text{ } ^\circ\text{C} - 55 \text{ } ^\circ\text{C} = 7 \text{ } ^\circ\text{C}$.
Так как $10 \text{ } ^\circ\text{C} > 7 \text{ } ^\circ\text{C}$, утверждение верно. Это объясняется тем, что скорость остывания тем выше, чем больше разность температур между телом и окружающей средой.

3) Температура остывающей воды обратно пропорциональна времени наблюдения.
Обратная пропорциональность означает, что при увеличении времени в $n$ раз температура должна уменьшаться в $n$ раз (вид функции $y = k/x$). Проверим по Таблице 1: в 10 мин температура $55 \text{ } ^\circ\text{C}$, в 20 мин (время выросло в 2 раза) температура $46 \text{ } ^\circ\text{C}$. Если бы зависимость была обратно пропорциональной, температура должна была стать $55 / 2 = 27,5 \text{ } ^\circ\text{C}$. Утверждение неверно.

4) В пластиковом стакане вода остывала быстрее, чем в алюминиевом.
Сравним изменение температуры за весь период (20 минут):
– В алюминиевом стакане: $72 \text{ } ^\circ\text{C} - 46 \text{ } ^\circ\text{C} = 26 \text{ } ^\circ\text{C}$.
– В пластиковом стакане: $72 \text{ } ^\circ\text{C} - 53,3 \text{ } ^\circ\text{C} = 18,7 \text{ } ^\circ\text{C}$.
Вода в алюминиевом стакане остыла на большее количество градусов за то же время, значит, в алюминиевом стакане она остывала быстрее. Утверждение неверно.

5) Испарение воды в алюминиевом стакане происходило интенсивнее по сравнению с испарением в пластиковом стакане.
Интенсивность испарения зависит от температуры жидкости, площади поверхности и внешних условий (влажность, движение воздуха). Поскольку начальные температуры и объемы воды одинаковы, а данные о площади поверхности воды в разных стаканах или о влажности воздуха в опыте отсутствуют, мы не можем сделать такой вывод только на основании таблиц. Различие в скорости остывания в данном опыте прежде всего связано с различной теплопроводностью материалов стаканов (алюминий проводит тепло лучше пластика). Утверждение не подтверждается данными опыта.

Ответ: 12

Источник: ФИПИ