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 вещества до температуры плавления. Температура растёт.
2) Участок БВ: Температура остаётся постоянной ($t_1$), несмотря на подведение теплоты. Это процесс плавления твёрдого вещества. В точке Б вещество начинает плавиться, в точке В плавление заканчивается.
3) Участок ВГ: Происходит нагревание вещества в жидком состоянии от температуры $t_1$ до температуры $t_2$.
4) Участок ГД: Температура снова постоянна ($t_2$). Это процесс кипения (парообразования) жидкости.

Теперь проверим каждое утверждение:

1) Удельная теплоёмкость вещества в твёрдом состоянии равна удельной теплоёмкости вещества в жидком состоянии.
Удельная теплоёмкость $c$ определяется наклоном графика нагревания: $c = \frac{Q}{m \cdot \Delta t}$. На графике видно, что для одинакового изменения температуры на участках АБ и ВГ требуется разное количество теплоты (наклон линий разный). Следовательно, теплоёмкости в твёрдом и жидком состояниях не равны. Утверждение неверно.

2) Температура плавления вещества равна $t_2$.
Как мы определили выше, первый горизонтальный участок (БВ) соответствует плавлению. Температура на этом участке равна $t_1$. Температура $t_2$ соответствует кипению. Утверждение неверно.

3) В точке В вещество находится в жидком состоянии.
Точка В является концом процесса плавления. В этой точке всё твёрдое вещество уже перешло в жидкую фазу, но ещё не начало нагреваться дальше. Следовательно, вещество находится в жидком состоянии. Утверждение верно.

4) В процессе перехода из состояния Б в состояние В внутренняя энергия вещества увеличивается.
На участке БВ вещество получает количество теплоты $Q > 0$. Согласно первому закону термодинамики, полученное тепло идёт на изменение внутренней энергии и совершение работы. При плавлении подводимая энергия тратится на разрушение кристаллической решётки, что ведёт к росту потенциальной энергии молекул и, как следствие, всей внутренней энергии вещества. Утверждение верно.

5) Участок графика БВ соответствует процессу кипения вещества.
Участок БВ — это первый фазовый переход для вещества, изначально бывшего твёрдым, то есть плавление. Кипение происходит на участке ГД. Утверждение неверно.

Ответ: 34

Источник: ФИПИ