ID: 00025701
Твёрдый образец медленно нагревается в плавильной печи так, что подводимая к нему тепловая мощность постоянна. В таблице приведены результаты измерений температуры образца с течением времени.
$t$, мин | $0$ | $5$ | $10$ | $15$ | $20$ | $25$ | $30$ | $35$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
$T$, °С | $305$ | $314$ | $323$ | $327$ | $327$ | $327$ | $329$ | $334$ |
Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённого экспериментального исследования, и укажите их номера.
1) Температура плавления вещества в данных условиях равна 329 ° С.
2) Через 18 мин. после начала измерений образец частично расплавился.
3) Теплоёмкость вещества, из которого изготовлен образец, в жидком и твёрдом состояниях одинакова.
4) Через 30 мин. после начала измерений образец не расплавился.
5) Процесс плавления образца продолжался менее 20 мин.
Источник: ФИПИ
Образец греют, температура растёт, потом останавливается на площадке — идёт плавление, а затем снова растёт, но уже у расплавленного (жидкого) вещества.
По таблице площадка держится на отметке $327\ ^{\circ}\text{C}$ — на 15-й, 20-й и 25-й минутах. Значит, температура плавления вещества — именно $327\ ^{\circ}\text{C}$, а не $329\ ^{\circ}\text{C}$ (это просто одно из более поздних показаний, когда всё уже расплавилось и температура снова ползёт вверх). Утверждение 1 неверно.
На 18-й минуте мы всё ещё находимся внутри площадки (между 15-й и 20-й минутами, где температура держится на $327\ ^{\circ}\text{C}$) — значит, плавление в разгаре: часть вещества уже жидкая, часть ещё твёрдая. Утверждение 2 верно.
На 30-й минуте температура уже $329\ ^{\circ}\text{C}$ — выше площадки, значит, весь образец уже расплавился и греется как жидкость. Утверждение 4, которое говорит «не расплавился», неверно — на самом деле уже расплавился полностью.
Сравним скорость нагрева твёрдой и жидкой фаз: за первые 10 минут (твёрдое тело) температура выросла с $305$ до $323\ ^{\circ}\text{C}$, то есть на $18$ градусов. А за последние 5 минут (жидкость, с 30-й по 35-ю) — с $329$ до $334\ ^{\circ}\text{C}$, то есть всего на $5$ градусов за 5 минут — заметно медленнее, чем твёрдое тело грелось. При одинаковой подводимой мощности разная скорость нагрева означает разную теплоёмкость — утверждение 3 неверно.
Наконец, оценим длительность самого плавления: площадка началась где-то между 10-й минутой ($323\ ^{\circ}\text{C}$, ещё до плавления) и 15-й ($327\ ^{\circ}\text{C}$, уже на площадке), а закончилась где-то между 25-й ($327\ ^{\circ}\text{C}$) и 30-й ($329\ ^{\circ}\text{C}$). Даже по самой широкой оценке — с 10-й по 30-ю минуту — это ровно 20 минут, то есть не больше 20; на самом деле плавление уместилось внутри этого промежутка, значит, оно продолжалось меньше 20 минут. Утверждение 5 верно.