Задание 9 ЕГЭ по физике: Твёрдый образец вещества поместили в печь. На рисунке показан…

№2. Задание 9

ID: 00025713

Твёрдый образец вещества поместили в печь. На рисунке показан график изменения температуры t образца по мере поглощения им количества теплоты Q .

Выберите из предложенного перечня все утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений.

1) Температура кипения вещества равна 80 ºС.

2) В состоянии 1 вещество полностью расплавилось.

3) Удельная теплоёмкость вещества в жидком и твёрдом состояниях одинакова.

4) Для того чтобы полностью расплавить образец вещества, уже находящийся при температуре плавления, ему надо передать количество теплоты, равное 80 Дж.

5) На участке 1–2 внутренняя энергия вещества увеличивается.

Источник: ФИПИ

Решение

Твёрдый образец греют в печи: температура растёт, потом застревает на плато плавления, потом снова растёт — уже у жидкости. По графику: точка 1 — $Q=40$ Дж, $t=40\ ^{\circ}\text{C}$ ; точка 2 — $Q=80$ Дж, та же $t=40\ ^{\circ}\text{C}$ ; точка 3 — $Q=160$ Дж, $t=80\ ^{\circ}\text{C}$ , причём график обрывается именно в точке 3, без намёка на новое плато.

Утверждение 1 говорит, что температура кипения вещества равна $80\ ^{\circ}\text{C}$ . Но на графике нет второго плато при этой температуре — линия просто заканчивается в точке 3, всё ещё поднимаясь. Судить по одной конечной точке о том, что именно тут начинается кипение, нельзя: возможно, жидкость продолжила бы нагреваться и дальше. Утверждение 1 неверно.

Утверждение 2 относит полное расплавление к точке 1 — но точка 1 это НАЧАЛО плато, момент, когда плавление только начинается, а не заканчивается. Полностью расплавленным вещество становится в точке 2 (конец плато), а не в точке 1. Неверно.

Сравним теплоёмкости твёрдого и жидкого состояний по наклону графика. Твёрдое тело (0–1): $\Delta t=40$ на $\Delta Q=40$ , то есть 1 градус на 1 Дж. Жидкость (2–3): $\Delta t=80-40=40$ на $\Delta Q=160-80=80$ , то есть 1 градус на 2 Дж — жидкости требуется вдвое больше теплоты на каждый градус. Теплоёмкости разные, а не одинаковые — утверждение 3 неверно.

Теплота на само плавление — это разница координат $Q$ в начале и конце плато: $80-40=40$ Дж, а не $80$ Дж, как утверждает пункт 4. Неверно.

Плавление (участок 1–2) идёт при постоянной температуре, но вещество продолжает поглощать теплоту — это тепло идёт на разрыв связей между молекулами при переходе из твёрдого состояния в жидкое, то есть на увеличение внутренней энергии, хотя кинетическая часть энергии (связанная с температурой) не меняется. Значит, внутренняя энергия вещества на участке 1–2 действительно увеличивается. Утверждение 5 верно.

Ответ