Тепловые Явления — Задание 14 ОГЭ по физике №00048843

Горячий пар в закрытом сосуде охлаждают, и каждую минуту у него забирают одно и то же количество теплоты. По таблице видно три этапа: пар остывает, пар конденсируется в воду при постоянной температуре, вода остывает.

Этапы по таблице. С 0 до 10 мин температура падает $140 \to 120 \to 100\ ^\circ\text{C}$ — остывает пар, ровно на $20\ ^\circ\text{C}$ за каждые 5 мин. С 10 мин температура держится на $100\ ^\circ\text{C}$ — идёт конденсация. Потом $93 \to 83 \to 73\ ^\circ\text{C}$ — остывает уже вода, на $10\ ^\circ\text{C}$ за 5 мин.

Утверждение 1. Выше $100\ ^\circ\text{C}$ (до 10 мин) вода в сосуде — пар, он только остывает. При $105\ ^\circ\text{C}$ вещество газообразное. Неверно.

Утверждение 2. За 5 мин и пар, и вода отдают одинаковую теплоту $Q$, масса одна и та же. Из $Q=cm\Delta t$:

$$c=\dfrac{Q}{m\Delta t}.$$

У пара $\Delta t=20\ ^\circ\text{C}$, у воды $\Delta t=10\ ^\circ\text{C}$ за то же время. Меньший перепад температуры — у воды, значит, её удельная теплоёмкость больше (здесь вдвое). Верно.

Утверждение 3. Пар остывал равномерно: $20\ ^\circ\text{C}$ за 5 мин, то есть $4\ ^\circ\text{C}$ в минуту. В 5 мин было $120\ ^\circ\text{C}$, через 5 мин: $120-4\cdot5=100\ ^\circ\text{C}$ — пар дошёл до $100\ ^\circ\text{C}$ ровно в 10 мин, и с этого момента температура перестала падать. Конденсация началась в 10 мин. Верно.

Утверждение 4. С 10 до 20 мин у пара по-прежнему забирают теплоту, а температура не меняется: пар превращается в воду и отдаёт энергию. Внутренняя энергия при этом уменьшается. Неверно.

Утверждение 5. Вода остывает на $10\ ^\circ\text{C}$ за 5 мин, то есть на $2\ ^\circ\text{C}$ в минуту. Если бы конденсация кончилась в 20 мин, в 25 мин было бы $100-2\cdot5=90\ ^\circ\text{C}$, а в таблице $93\ ^\circ\text{C}$. Чтобы остыть на 7 градусов, воде нужно $\dfrac{7}{2}=3{,}5$ мин, значит, конденсация закончилась около $25-3{,}5=21{,}5$ мин, а не в 20 мин. Неверно.

Верны утверждения 2 и 3.