ID: 00025710
Твёрдый образец вещества нагревают в печи. По мере поглощения количества теплоты Q температура образца t растёт в соответствии с графиком.
Выберите из предложенного перечня все утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений.
1) В состоянии 2 вещество полностью расплавилось.
2) В процессе 2–3 внутренняя энергия вещества не изменяется.
3) Температура плавления вещества равна 100 ° C .
4) Удельная теплоёмкость вещества в жидком состоянии меньше, чем в твёрдом.
5) Для того, чтобы полностью расплавить образец вещества, уже находящийся при температуре плавления, ему надо передать количество теплоты, равное 30 кДж.
Источник: ФИПИ
Твёрдый образец греют в печи: сначала растёт температура твёрдого тела, потом наступает плато плавления, потом греется уже жидкость. По графику: точка 1 — Q=70 кДж, t=1535\ ^{\circ}\text{C}; точка 2 — Q=100 кДж, та же t=1535\ ^{\circ}\text{C} (плато закончилось); точка 3 — Q=230 кДж, t=3000\ ^{\circ}\text{C}.
Плато держится на уровне 1535\ ^{\circ}\text{C} — это температура плавления железа. Точка 2 — конец плато, то есть момент, когда вещество только что полностью расплавилось. Утверждение 1 верно.
На участке 2–3 вещество уже жидкое и продолжает нагреваться — температура растёт, значит, внутренняя энергия увеличивается, а не остаётся неизменной. Утверждение 2 неверно.
Число 100 на оси Q у точки 2 — это просто координата, а не температура плавления: сама температура плавления — 1535\ ^{\circ}\text{C}, а не 100\ ^{\circ}\text{C}. Утверждение 3 неверно.
Сравним теплоёмкости твёрдого и жидкого состояний по наклону графика. Твёрдое тело (участок 0–1): \Delta t=1535 на \Delta Q=70 кДж, то есть на каждый градус уходит \dfrac{70}{1535}\approx0{,}046 кДж. Жидкость (участок 2–3): \Delta t=3000-1535=1465 на \Delta Q=230-100=130 кДж, то есть \dfrac{130}{1465}\approx0{,}089 кДж на градус — заметно больше, чем у твёрдого состояния. Значит, теплоёмкость жидкости БОЛЬШЕ, чем твёрдого тела, а утверждение 4 говорит обратное — оно неверно.
Теплота на само плавление — это разница координат Q в начале и конце плато: 100-70=30 кДж. Утверждение 5 верно.