ID: 00015279
Твёрдому телу передавали количество теплоты. На графике приведена зависимость температуры данного тела от количества теплоты. Выберите все верные утверждения на основании построенного графика.
1) Температура плавления тела равна 80 °C.
2) На участке 2−3 внутренняя энергия тела не изменялась.
3) В точке 2 графика тело находилось в жидком состоянии.
4) Для плавления тела, взятого при температуре плавления, потребуется 40 кДж теплоты.
5) Удельная теплоёмкость тела в жидком состоянии меньше, чем удельная теплоёмкость тела в твёрдом состоянии.
Запишите в ответ выбранные цифры.
Источник: ФИПИ
Всё решается чтением графика: сначала разбираемся, какой участок за что отвечает, потом снимаем числа.
Что видно на рисунке. По горизонтали отложена подведённая теплота $Q$ в килоджоулях (отметки 40, 80, 160), по вертикали — температура $t$ в градусах Цельсия (отметки 40 и 80).
Линия идёт так:
от $Q=0$ (температура около 20 °C) до точки 1 при $Q=40$ кДж — наклонный подъём до 40 °C;
от точки 1 до точки 2 (с 40 до 80 кДж) — горизонтальная полка на уровне 40 °C;
от точки 2 до точки 3 (с 80 до 160 кДж) — наклонный подъём с 40 до 80 °C;
после точки 3 — снова горизонтальная полка на уровне 80 °C.
Как это читать. Наклонный участок — тело нагревается. Горизонтальная полка — идёт фазовый переход: теплота подводится, но вся уходит на перестройку вещества, а температура стоит.
Значит полка 1−2 — это плавление при 40 °C, участок 2−3 — нагрев уже расплавленного (жидкого) вещества, а полка после точки 3 — кипение при 80 °C.
Утверждение 1. Полка плавления находится на уровне 40 °C, а не 80 °C. Отметка 80 °C — это уровень второй полки, то есть температура кипения. Неверно.
Утверждение 2. Участок 2−3 наклонный: телу подводят теплоту и оно нагревается с 40 до 80 °C. Внутренняя энергия при этом растёт. Неверно.
Утверждение 3. Точка 2 — это конец полки плавления: всё вещество уже расплавилось, дальше линия снова пошла вверх, потому что греется жидкость. Значит в точке 2 тело жидкое. Верно.
Утверждение 4. Плавление занимает участок от 40 до 80 кДж. Считаем:
$$Q_{\text{пл}}=80\ \text{кДж}-40\ \text{кДж}=40\ \text{кДж}$$
Именно столько нужно телу, уже нагретому до температуры плавления. Верно.
Утверждение 5. Сравним наклоны участков нагрева — посчитаем, на сколько градусов поднимается температура за один килоджоуль.
Твёрдое тело (от 0 до 40 кДж): температура выросла с 20 до 40 °C, то есть на 20 °C:
$$\frac{20\ ^\circ\text{C}}{40\ \text{кДж}}=0{,}5\ \frac{^\circ\text{C}}{\text{кДж}}$$
Жидкое тело (от 80 до 160 кДж): температура выросла на 40 °C за 80 кДж:
$$\frac{40\ ^\circ\text{C}}{80\ \text{кДж}}=0{,}5\ \frac{^\circ\text{C}}{\text{кДж}}$$
Наклоны одинаковые, масса тела не менялась, значит удельные теплоёмкости в твёрдом и жидком состоянии равны. Утверждение «меньше» не подходит. Неверно.
Итого верны утверждения 3 и 4.