Фазовые Переходы — Задание 8 ЕГЭ по физике №00015229
Фазовые Переходы
№2. Задание 8
ID: 00015229
На рисунке приведена зависимость температуры $t$ однородного твёрдого тела массой 5 кг от времени $\tau$ в процессе нагревания. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела? Подводимую к телу тепловую мощность можно считать постоянной и равной 520 Вт.

Источник: ФИПИ
Решение
Тело греют «плиткой» постоянной мощности и следят за температурой. Зная, сколько тепла успело поступить и на сколько градусов тело нагрелось, найдём удельную теплоёмкость вещества.
Что видно на рисунке. По горизонтали отложено время $\tau$ в секундах (деления $10$, $20$, $30$, $40$, $50$), по вертикали — температура $t$ в градусах Цельсия (деления $10$, $20$, $30$, $40$, $50$). График — прямая линия: она начинается в точке $\tau=0$, $t=10\ ^\circ\text{C}$ и заканчивается в точке $\tau=50$ с, $t=50\ ^\circ\text{C}$.
Значит, за время $\tau=50$ с тело нагрелось на
$$\Delta t=50\ ^\circ\text{C}-10\ ^\circ\text{C}=40\ ^\circ\text{C}.$$Дано: $m=5$ кг, $P=520$ Вт, $\tau=50$ с, $\Delta t=40\ ^\circ\text{C}$.
Найти: удельную теплоёмкость $c$.
Решение. Мощность — это энергия, передаваемая за секунду. Значит за время $\tau$ телу передали теплоту
$$Q=P\tau=520\ \text{Вт}\cdot50\ \text{с}=26\,000\ \text{Дж}.$$С другой стороны, эта же теплота пошла на нагрев тела:
$$Q=cm\,\Delta t,$$где $c$ — удельная теплоёмкость, то есть сколько джоулей нужно, чтобы нагреть один килограмм этого вещества на один градус.
Приравниваем два выражения для $Q$ и выражаем $c$:
$$cm\,\Delta t=P\tau\quad\Rightarrow\quad c=\frac{P\tau}{m\,\Delta t}.$$Подставляем числа:
$$c=\frac{26\,000\ \text{Дж}}{5\ \text{кг}\cdot40\ ^\circ\text{C}}=\frac{26\,000}{200}=130\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C}}.$$Проверка себя. Можно посчитать иначе и сравнить: по графику температура растёт на $40$ градусов за $50$ секунд, то есть на $0{,}8$ градуса в секунду. За одну секунду поступает $520$ Дж, и они греют все $5$ кг. Значит на один килограмм и один градус приходится $\dfrac{520}{5\cdot0{,}8}=130$ Дж — тот же результат.
Заодно обратите внимание: график прямой, потому что мощность постоянна и тело не плавится — полок на нём нет, всё тепло идёт только на нагрев.
Ответ
Другие задания по теме «Фазовые Переходы» (8)
- Задание 8 №00042998 — Твёрдое тело нагревают. На рисунке представлен график зависимости абсолютной…
- Задание 8 №00042997 — Твёрдое тело массой 4 кг нагревают. На рисунке представлен график зависимости…
- Задание 8 №00042994 — На рисунке показан график зависимости температуры вещества в процессе…
- Задание 8 №00042993 — На рисунке показан график зависимости температуры вещества в процессе…
- Задание 8 №00028627 — На рисунке показан график изменения температуры вещества, находящегося в сосуде…
- Задание 8 №00028596 — Брусок из неизвестного металла массой 2 кг поместили в печь и стали его…
- Задание 8 №00025697 — Кусок льда опустили в термос с водой. Начальная температура льда 0 ° С,…
- Задание 8 №00025696 — Для охлаждения лимонада в него бросают кубики льда, имеющие температуру 0 °С.…