Задание №14 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Проанализируем график зависимости температуры $t$ свинца от времени $\tau$. На графике можно выделить два характерных участка: наклонный (нагревание твёрдого тела) и горизонтальный (плавление).

1) Анализ утверждения №3 и №5:
Начальная температура свинца в момент времени $\tau = 0$ составляет $27 \text{ °C}$. Далее идёт процесс нагревания твёрдого свинца до температуры $327 \text{ °C}$. При этой температуре график становится горизонтальным (участок БВ), что соответствует фазовому переходу — плавлению. Следовательно, температура плавления свинца равна $327 \text{ °C}$.
Точка А лежит на участке нагревания твёрдого вещества, значит, в этой точке свинец находится в твёрдом состоянии.
Утверждения №3 и №5 неверны.

2) Анализ утверждения №2:
Точка Б соответствует моменту времени $\tau = 15 \text{ мин}$, когда свинец нагрелся до температуры плавления, но процесс перехода в жидкое состояние только начинается. В этой точке свинец всё ещё находится в твёрдом состоянии (начало плавления).
Утверждение №2 верно.

3) Анализ утверждения №4:
Участок БВ соответствует процессу плавления. Несмотря на то что температура свинца не меняется, к нему непрерывно подводится теплота от нагревателя. Эта энергия расходуется на разрушение кристаллической решётки. Согласно первому закону термодинамики, подводимое количество теплоты идёт на увеличение внутренней энергии системы.
Утверждение №4 верно.

4) Анализ утверждения №1:
Проверим расчётом изменение внутренней энергии за первые 5 минут.
Из графика видно, что за $\tau = 5 \text{ мин}$ температура свинца поднялась от $27 \text{ °C}$ до $127 \text{ °C}$.
Дано: $m = 1 \text{ кг}$, $c = 130 \text{ Дж/(кг·°C)}$ (удельная теплоёмкость свинца из справочных данных ОГЭ), $\Delta t = 127 - 27 = 100 \text{ °C}$.
Формула: $Q = c \cdot m \cdot \Delta t$.
Вычисление: $Q = 130 \text{ Дж/(кг·°C)} \cdot 1 \text{ кг} \cdot 100 \text{ °C} = 13000 \text{ Дж} = 13 \text{ кДж}$.
Значение $13 \text{ кДж}$ не совпадает с $16,51 \text{ кДж}$.
Утверждение №1 неверно.

Ответ: 24

Источник: ФИПИ