Фазовые Переходы — Задание 9 ЕГЭ по физике №00015280

Задача решается чтением графика: надо понять, какой кусок линии за что отвечает, и снять несколько чисел.

Что видно на рисунке. По горизонтали отложена подведённая теплота $Q$ в джоулях (отметки 40, 80, 160), по вертикали — температура $t$ в градусах Цельсия (отметки 40 и 80).

Линия состоит из четырёх кусков:

от $Q=0$ (температура около 20 °C) до точки 1 при $Q=40$ Дж — наклонный подъём до 40 °C;

от точки 1 до точки 2 (с 40 до 80 Дж) — горизонтальная полка на уровне 40 °C;

от точки 2 до точки 3 (с 80 до 160 Дж) — наклонный подъём с 40 до 80 °C;

после точки 3 — снова горизонтальная полка, теперь на уровне 80 °C.

Как это читать. Пока вещество просто греется, линия идёт вверх. Когда идёт фазовый переход (плавление или кипение), вся подводимая теплота тратится на перестройку вещества, а температура стоит на месте — линия горизонтальна.

Значит: первая полка (1−2) — это плавление при 40 °C, участок 2−3 — нагрев уже жидкого вещества, вторая полка после точки 3 — кипение при 80 °C.

Утверждение 1. Первая полка расположена на уровне 40 °C, значит температура плавления равна 40 °C. Верно.

Утверждение 2. Теплоту подводят непрерывно, и внутренняя энергия вещества всё время растёт: сначала на нагрев, потом на плавление, потом снова на нагрев. Поэтому максимальна она в самом конце опыта, а не в промежуточном состоянии 2. Неверно.

Утверждение 3. Полка плавления тянется от 40 до 80 Дж. Значит на само плавление ушло

$$Q_{\text{пл}}=80\ \text{Дж}-40\ \text{Дж}=40\ \text{Дж}$$

Именно столько нужно веществу, уже нагретому до температуры плавления. Верно.

Утверждение 4. Участок 2−3 наклонный, температура на нём растёт с 40 до 80 °C. Во время перехода в газ температура не менялась бы — это была бы полка. Значит на 2−3 просто нагревается жидкость, а испарение начинается только после точки 3. Неверно.

Утверждение 5. Сравним наклоны двух участков нагрева, то есть посчитаем, на сколько градусов поднимается температура за один джоуль.

Твёрдое вещество (от 0 до 40 Дж): температура выросла с 20 до 40 °C, то есть на 20 °C:

$$\frac{20\ ^\circ\text{C}}{40\ \text{Дж}}=0{,}5\ \frac{^\circ\text{C}}{\text{Дж}}$$

Жидкое вещество (от 80 до 160 Дж): температура выросла с 40 до 80 °C, то есть на 40 °C за 80 Дж:

$$\frac{40\ ^\circ\text{C}}{80\ \text{Дж}}=0{,}5\ \frac{^\circ\text{C}}{\text{Дж}}$$

Наклоны одинаковые, масса вещества одна и та же, значит удельные теплоёмкости в твёрдом и жидком состоянии равны. Утверждение «меньше» не подходит. Неверно.

Итого верны утверждения 1 и 3.