Задание 9 ЕГЭ по физике: Горячее вещество, первоначально находившееся в жидком состоянии,… | Global EE
№2. Задание 9
ID: 00002806
Горячее вещество, первоначально находившееся в жидком состоянии, медленно охлаждали. Мощность теплоотвода постоянна. В таблице приведены результаты измерений температуры вещества с течением времени.
Выберите из предложенного перечня все утверждения, которые соответствуют результатам проведённых измерений, и укажите их номера.
1) Процесс кристаллизации вещества занял более 25 мин.
2) Удельная теплоёмкость вещества в жидком и твёрдом состояниях одинакова.
3) Температура плавления вещества в данных условиях равна 232 °C.
4) Через 30 мин. после начала измерений вещество находилось только в твёрдом состоянии.
5) Через 20 мин. после начала измерений вещество находилось только в твёрдом состоянии.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
Мощность теплоотвода P = \text{const}
Из таблицы: температура кристаллизации t_{\text{кр}} = 232\ \text{°C}; кристаллизация проходит с 15-й по 25-ю минуту; через 30 мин температура t_{30} \approx 230\ \text{°C}; через 20 мин — середина фазового перехода.
Найти:
верные утверждения.
Решение:
Утверждение 1: процесс кристаллизации занял более 25 минут. Кристаллизация начинается не позже 15-й минуты и заканчивается не позже 25-й. Значит, продолжительность не более 10 мин, что меньше 25 мин. Утверждение неверно.
Утверждение 2: удельная теплоёмкость в жидком и твёрдом состоянии одинакова. Количество теплоты Q = P \cdot \Delta t, поэтому:
c = \frac{P \cdot \Delta t}{m \cdot \Delta T}
При одинаковых P, m и \Delta t теплоёмкость определяется изменением температуры \Delta T. Из таблицы \Delta T в жидком состоянии (например, 0–5 мин) равно 8\ \text{°C}, а в твёрдом (30–35 мин) равно 14\ \text{°C}. Значения разные, следовательно, c_{\text{ж}} \ne c_{\text{тв}}. Утверждение неверно.
Утверждение 3: температура плавления равна 232\ \text{°C}. На этом участке при постоянном теплоотводе температура не меняется — идёт фазовый переход (кристаллизация). Кристаллизация и плавление — обратные процессы, происходящие при одной температуре:
t_{\text{пл}} = t_{\text{кр}} = 232\ \text{°C}
Утверждение верно.
Утверждение 4: через 30 мин вещество только в твёрдом состоянии. При t = 30\ \text{мин} температура \approx 230\ \text{°C} \lt 232\ \text{°C}, то есть ниже температуры кристаллизации — вещество полностью твёрдое. Утверждение верно.
Утверждение 5: через 20 мин вещество только в твёрдом состоянии. t = 20\ \text{мин} попадает на участок фазового перехода при 232\ \text{°C} — вещество частично жидкое, частично твёрдое. Утверждение неверно.