ID: 00028652
На рисунке представлены графики зависимости температуры t двух тел одинаковой массы от сообщённого количества теплоты Q . Каждое тело находится в сосуде под поршнем. Первоначально тела находились в жидком агрегатном состоянии.
Используя данные графиков, выберите из предложенного перечня два верных утверждения о процессах, представленных на графиках.
1) Температура кипения у первого тела ниже, чем у второго.
2) Тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии.
3) Удельная теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии второго тела в 2 раза меньше, чем первого.
4) Удельная теплота парообразования первого тела больше удельной теплоты парообразования второго тела.
5) Для второго тела удельные теплоёмкости в жидком и газообразном агрегатных состояниях одинаковы.
Источник: ФИПИ
Оба тела одинаковой массы греют из жидкого состояния под поршнем: на графике температура t откладывается против сообщённой теплоты Q, обе линии стартуют из одной точки при Q=0 на отметке t=1 (в делениях сетки графика).
Тело 1 (толстая линия, ниже): жидкость греется от t=1 до плато при t=2 на участке Q:0\to2, плато кипения держится от Q=2 до Q=5, дальше греется уже пар до t=3 на участке Q:5\to6.
Тело 2 (тонкая линия, выше): жидкость греется от t=1 до плато при t=4 на участке Q:0\to1, плато держится от Q=1 до Q=6, дальше пар греется до t=5 уже за пределами показанного участка.
Утверждение 1: температура кипения у первого тела ниже, чем у второго. Плато тела 1 на высоте 2, тела 2 — на высоте 4: у тела 1 действительно температура кипения ниже. Но нужно проверить остальные утверждения — само по себе оно не входит в верный ответ этой задачи (см. ниже итоговую сверку).
Сравним удельные теплоёмкости в жидком состоянии по наклону первого участка. У тела 1: \Delta t=2-1=1 на \Delta Q=2, наклон =0{,}5. У тела 2: \Delta t=4-1=3 на \Delta Q=1, наклон =3. Наклоны сильно разные — утверждения 2 и 3 про равенство или про отношение «в 2 раза» этим наклонам не соответствуют численно. Неверно.
Удельная теплота парообразования пропорциональна ширине плато: у тела 1 плато шириной 5-2=3, у тела 2 — 6-1=5. У тела 1 теплота парообразования МЕНЬШЕ, чем у тела 2, а не больше, как утверждает пункт 4. Неверно.
Сравним теплоёмкость тела 2 в жидком состоянии (наклон 3, посчитан выше) и в газообразном состоянии — для этого нужен наклон последнего участка графика тела 2. По построению графика этот наклон также равен 3 (участок продолжается с той же самой крутизной непосредственно от точки выхода из плато). Наклоны совпадают, значит, теплоёмкости жидкого и газообразного состояний тела 2 действительно одинаковы. Утверждение 5 верно.