Задание №14 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Проанализируем график зависимости температуры $t$ свинца от времени $\tau$. На графике выделяются два характерных участка: наклонная прямая (нагревание твёрдого вещества) и горизонтальный участок (плавление).

1) Рассмотрим первое утверждение. За первые 5 минут ($\tau = 5$ мин) температура свинца изменилась от $t_0 = 27 \text{ } ^\circ\text{C}$ до $t_1 = 127 \text{ } ^\circ\text{C}$. Масса свинца $m = 1 \text{ кг}$. Удельная теплоёмкость свинца (согласно справочным данным) составляет $c = 130 \text{ Дж/(кг}\cdot^\circ\text{C)}$. Количество теплоты, полученное свинцом, равно изменению его внутренней энергии: $\Delta U = Q = c \cdot m \cdot (t_1 - t_0)$ $\Delta U = 130 \text{ Дж/(кг}\cdot^\circ\text{C)} \cdot 1 \text{ кг} \cdot (127 \text{ } ^\circ\text{C} - 27 \text{ } ^\circ\text{C}) = 130 \cdot 100 = 13000 \text{ Дж} = 13 \text{ кДж}$. Утверждение № 1 верно.

2) Точка Б соответствует моменту времени $\tau = 15$ мин, когда температура достигла $327 \text{ } ^\circ\text{C}$. В этой точке нагревание твёрдого свинца закончилось, и начинается процесс плавления. В точке Б свинец всё ещё находится в твёрдом состоянии, но уже при температуре плавления. Утверждение № 2 неверно.

3) Горизонтальный участок БВ соответствует фазовому переходу — плавлению. Температура при плавлении остаётся постоянной. По графику эта температура равна $327 \text{ } ^\circ\text{C}$. Утверждение № 3 верно.

4) На участке БВ происходит плавление. Несмотря на то, что температура не меняется, свинец получает теплоту от нагревателя. Эта энергия расходуется на разрушение кристаллической решётки, следовательно, внутренняя энергия вещества увеличивается. Утверждение № 4 неверно.

5) Точка А лежит на участке нагревания твёрдого тела (от 0 до 15 мин). В этой точке температура свинца ниже температуры плавления, поэтому он находится полностью в твёрдом состоянии. Утверждение № 5 неверно.

Ответ: 13

Источник: ФИПИ