Задание №16 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

#44141Задание №16ФИПИ

Количество теплоты. Теплоёмкость

Две жидкости одинаковой массы, имеющие одинаковую начальную температуру 20 ^оС, нагревают в одинаковых сосудах на одинаковых горелках (см. рисунок). В некоторый момент времени измеряют температуру жидкостей 1 и 2 и получают значения температур соответственно 40 ^оС и50 ^оС.

Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующих экспериментальным наблюдениям. Укажите их номера.

За время наблюдения изменение температуры второй жидкости в 1,5 раза превышает изменение температуры первой жидкости.

Удельная теплоёмкость второй жидкости больше удельной теплоёмкости первой жидкости.

Температура кипения второй жидкости меньше температуры кипения первой жидкости.

В процессе эксперимента испарение первой жидкости происходило более интенсивно.

В процессе эксперимента оба сосуда с жидкостями получили одинаковое количество теплоты.

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения задачи проанализируем условия эксперимента и данные, приведённые в тексте.

1. Анализ количества теплоты.
В условии сказано, что жидкости нагревают в одинаковых сосудах на одинаковых горелках. Это означает, что мощность теплопередачи (количество теплоты, передаваемое в единицу времени) для обоих сосудов одинакова. Поскольку измерения проводились в один и тот же «некоторый момент времени», время нагрева $t$ для обеих жидкостей совпадает. Следовательно, обе жидкости получили одинаковое количество теплоты: $Q_1 = Q_2$ .
Утверждение № 5 верно.

2. Анализ изменения температуры.
Начальная температура обеих жидкостей: $t_0 = 20 \text{ } ^\circ\text{C}$ .
Конечная температура первой жидкости: $t_1 = 40 \text{ } ^\circ\text{C}$ .
Конечная температура второй жидкости: $t_2 = 50 \text{ } ^\circ\text{C}$ .
Найдём изменение температуры для каждой жидкости:
$\Delta t_1 = t_1 - t_0 = 40 \text{ } ^\circ\text{C} - 20 \text{ } ^\circ\text{C} = 20 \text{ } ^\circ\text{C}$ .
$\Delta t_2 = t_2 - t_0 = 50 \text{ } ^\circ\text{C} - 20 \text{ } ^\circ\text{C} = 30 \text{ } ^\circ\text{C}$ .
Сравним изменения температур: $\frac{\Delta t_2}{\Delta t_1} = \frac{30}{20} = 1,5$ .
Изменение температуры второй жидкости действительно в 1,5 раза больше, чем первой.
Утверждение № 1 верно.

3. Анализ удельной теплоёмкости.
Количество теплоты при нагревании рассчитывается по формуле: $Q = c \cdot m \cdot \Delta t$ .
Так как $Q_1 = Q_2$ и массы жидкостей по условию одинаковы ( $m_1 = m_2$ ), то:
$c_1 \cdot \Delta t_1 = c_2 \cdot \Delta t_2$ .
Отсюда $\frac{c_1}{c_2} = \frac{\Delta t_2}{\Delta t_1}$ .
Поскольку $\Delta t_2 > \Delta t_1$ , то $c_1 > c_2$ . Удельная теплоёмкость второй жидкости меньше, чем первой.
Утверждение № 2 неверно.

4. Анализ температуры кипения и испарения.
В условии нет данных о достижении жидкостями состояния кипения (температуры $40 \text{ } ^\circ\text{C}$ и $50 \text{ } ^\circ\text{C}$ обычно ниже температур кипения большинства жидкостей) или о скорости испарения (площади поверхностей и условия над ними одинаковы, а разница температур в $10 \text{ } ^\circ\text{C}$ не даёт однозначного вывода об интенсивности без знания рода веществ). Данные утверждения не следуют из условий эксперимента.
Утверждения № 3 и № 4 неверны.

Ответ: 15

Источник: ФИПИ