Задание №14 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение. Проанализируем условия эксперимента и каждое утверждение по порядку.

По условию задачи:
1. Массы жидкостей одинаковы: $m_1 = m_2 = m$.
2. Начальные температуры одинаковы: $t_0 = 20 \text{ } ^\circ\text{C}$.
3. Нагревание происходит в одинаковых сосудах на одинаковых горелках. Это означает, что мощность горелок одинакова ($P_1 = P_2$), и за одно и то же время $\tau$ обе жидкости получают равное количество теплоты: $Q_1 = Q_2 = Q$.

Анализ утверждений:

1) Изменение температуры жидкостей прямо пропорционально времени нагревания.
Данный эксперимент фиксирует состояние жидкостей только в один конкретный момент времени. Мы не имеем данных о промежуточных значениях температуры в разные моменты времени, чтобы сделать вывод о характере зависимости (линейная она или нет). Кроме того, при нагревании часть тепла уходит в окружающую среду, что может нарушать прямую пропорциональность. Утверждение не следует из эксперимента.

2) Удельная теплоёмкость первой жидкости меньше удельной теплоёмкости второй жидкости.
Используем формулу количества теплоты для нагревания: $Q = c \cdot m \cdot \Delta t$.
Отсюда удельная теплоёмкость: $c = \frac{Q}{m \cdot \Delta t}$.
Для первой жидкости изменение температуры: $\Delta t_1 = 60 \text{ } ^\circ\text{C} - 20 \text{ } ^\circ\text{C} = 40 \text{ } ^\circ\text{C}$.
Для второй жидкости изменение температуры: $\Delta t_2 = 40 \text{ } ^\circ\text{C} - 20 \text{ } ^\circ\text{C} = 20 \text{ } ^\circ\text{C}$.
Так как $Q$ и $m$ одинаковы для обеих жидкостей, то чем больше изменение температуры $\Delta t$, тем меньше удельная теплоёмкость $c$. Поскольку $\Delta t_1 > \Delta t_2$, то $c_1 < c_2$. Утверждение верно.

3) Температура кипения второй жидкости больше температуры кипения первой жидкости.
В ходе эксперимента жидкости только нагрелись до $60 \text{ } ^\circ\text{C}$ и $40 \text{ } ^\circ\text{C}$. Ни одна из них не закипела. На основании этих данных невозможно определить их температуры кипения. Утверждение неверно.

4) В процессе эксперимента испарение первой жидкости происходило менее интенсивно.
Интенсивность испарения зависит от температуры жидкости. Так как температура первой жидкости ($60 \text{ } ^\circ\text{C}$) выше, чем второй ($40 \text{ } ^\circ\text{C}$), то при прочих равных условиях испарение первой жидкости происходило более интенсивно. Утверждение неверно.

5) В процессе эксперимента сосуды с жидкостями получили одинаковое количество теплоты.
Так как сосуды одинаковые и горелки одинаковые, то за одно и то же время работы горелок жидкостям передается равное количество энергии. Утверждение верно.

Ответ: 25

Источник: ФИПИ