Номер 8, страница 28 - гдз по физике 8 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

II. Изменения агрегатного состояния вещества. Считаем и сравниваем - номер 8, страница 28.

Условие.

8. На рисунке изображены графики нагревания и кипения двух жидкостей. Массы жидкостей и используемые нагреватели одинаковые. Какая жидкость имеет большую температуру кипения? большую удельную теплоёмкость? большую удельную теплоту парообразования?

Решение.

Для анализа графиков воспользуемся данными из условия задачи: массы жидкостей одинаковы ($m_1 = m_2 = m$), и нагреватели, используемые для их нагрева, также одинаковы. Это означает, что мощность нагревателей одинакова ($P_1 = P_2 = P$), и за одинаковые промежутки времени они передают жидкостям одинаковое количество теплоты ($Q=P \cdot t$).

Какая жидкость имеет бо́льшую температуру кипения?

Процесс кипения на графике зависимости температуры от времени изображается горизонтальным участком, так как во время кипения температура вещества остается постоянной. Температура кипения ($T_{кип}$) определяется по вертикальной оси (оси температур). Из графика видно, что горизонтальный участок для жидкости 1 (синяя линия) расположен выше, чем для жидкости 2 (красная линия). Следовательно, температура кипения первой жидкости больше, чем второй: $T_{кип1} > T_{кип2}$.

Ответ: Бо́льшую температуру кипения имеет жидкость 1.

Какая жидкость имеет бо́льшую удельную теплоёмкость?

Удельная теплоёмкость ($\text{c}$) характеризует количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 °C. Количество теплоты, необходимое для нагревания жидкости, определяется формулой $Q = c \cdot m \cdot \Delta T$, где $\text{m}$ – масса, $\Delta T$ – изменение температуры. Так как количество подводимой теплоты пропорционально времени ($Q = P \cdot t$), то $P \cdot t = c \cdot m \cdot \Delta T$. Отсюда удельную теплоёмкость можно выразить как $c = \frac{P \cdot t}{m \cdot \Delta T}$. Поскольку массы $\text{m}$ и мощности нагревателей $\text{P}$ для обеих жидкостей одинаковы, то удельная теплоёмкость $\text{c}$ обратно пропорциональна изменению температуры $\Delta T$ за одно и то же время $\text{t}$. На графике наклон начального участка (нагревания) показывает скорость изменения температуры. У графика 1 наклон круче, чем у графика 2. Это означает, что за одно и то же время жидкость 1 нагревается на бо́льшую температуру, чем жидкость 2 ($\Delta T_1 > \Delta T_2$). Следовательно, для нагревания жидкости 2 требуется больше теплоты, чтобы поднять ее температуру на ту же величину, а значит её удельная теплоёмкость больше ($c_2 > c_1$).

Ответ: Бо́льшую удельную теплоёмкость имеет жидкость 2.

Какая жидкость имеет бо́льшую удельную теплоту парообразования?

Удельная теплота парообразования ($\text{L}$) показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы превратить 1 кг жидкости в пар при температуре кипения. Количество теплоты, затраченное на кипение, равно $Q_{кип} = L \cdot m$. Так как $Q_{кип} = P \cdot t_{кип}$, где $t_{кип}$ – время кипения, то $P \cdot t_{кип} = L \cdot m$. Отсюда $L = \frac{P \cdot t_{кип}}{m}$. Поскольку $\text{P}$ и $\text{m}$ одинаковы для обеих жидкостей, удельная теплота парообразования прямо пропорциональна времени кипения ($L \propto t_{кип}$). Время кипения на графике – это длительность горизонтального участка. Сравнивая длины горизонтальных участков для графиков 1 и 2 по оси времени, видим, что у графика 1 этот участок длиннее, чем у графика 2 ($t_{кип1} > t_{кип2}$). Это значит, что на испарение жидкости 1 потребовалось больше времени и, следовательно, больше теплоты, чем на испарение жидкости 2. Таким образом, удельная теплота парообразования жидкости 1 больше, чем у жидкости 2 ($L_1 > L_2$).

Ответ: Бо́льшую удельную теплоту парообразования имеет жидкость 1.