ID: 00007539
На рисунке представлен график зависимости температуры $t$ от времени $τ$, полученный при равномерном нагревании вещества нагревателем постоянной мощности. Первоначально вещество находилось в твердом состоянии.
Используя данные графика, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Точка 2 на графике соответствует жидкому состоянию вещества.
2) Внутренняя энергия вещества при переходе из состояния 3 в состояние 4 увеличивается.
3) Удельная теплоемкость вещества в твердом состоянии равна удельной теплоемкости этого вещества в жидком состоянии.
4) Испарение вещества происходит только в состояниях, соответствующих горизонтальному участку графика.
5) Температура $t_2$ равна температуре плавления данного вещества.
Источник: ФИПИ
Нагреватель постоянной мощности подводит одинаковое количество теплоты за одинаковые промежутки времени: $Q = P \cdot \tau$.
На графике выделяются участки: наклонный (нагрев твёрдого тела) → горизонтальный (плавление) → наклонный (нагрев жидкости).
Утверждение 1. Точка 2 — конец нагрева твёрдого тела, начало плавления (граница между первым наклонным и горизонтальным участком). Вещество только начинает плавиться — оно ещё не в чисто жидком состоянии. Неверно.
Утверждение 2. На участке 3→4 вещество нагревается как жидкость — температура растёт, кинетическая энергия молекул увеличивается:
$$\Delta U = Q = P \cdot \Delta\tau \gt 0$$
Внутренняя энергия увеличивается. Верно.
Утверждение 3. Удельная теплоёмкость связана с наклоном графика $t(\tau)$: $c = \frac{P}{(\frac{m \cdot \Delta t}{\Delta\tau})}$. Чем больше наклон (быстрее нагрев), тем меньше $c$. Если наклоны разные — теплоёмкости разные. По графику твёрдое тело нагревается быстрее жидкости, значит $c_{\text{тв}} \lt c_{\text{ж}}$. Неверно.
Утверждение 4. Испарение — непрерывный поверхностный процесс, происходящий при любой температуре. Кипение (массовое парообразование) соответствует горизонтальному участку, но не испарение. Неверно.
Утверждение 5. Горизонтальный участок соответствует плавлению при постоянной температуре. Точка $t_2$ — температура начала плавления, то есть температура плавления. Верно.
$$2,\ 5$$