Номер 193, страница 33 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Плавление и отвердевание кристаллических тел. Удельная теплота плавления - номер 193, страница 33.

Условие.

193. На рисунке 30 представлен график зависимости температуры от времени нагревания латунного бруска массой 1 кг.

Выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Внутренняя энергия латуни за первые 10 мин нагревания увеличилась на 114 кДж.

2) В точке B на графике латунь находится в жидком состоянии.

3) Температура плавления латуни равна $1000^\circ\text{C}$.

4) При переходе латуни из состояния в точке B в состояние в точке C внутренняя энергия латуни не изменилась.

5) В точке A на графике латунь находится частично в твёрдом, частично в жидком состоянии.

Рис. 30

Решение.

Проанализируем последовательно каждое из предложенных утверждений, основываясь на представленном графике и физических законах.

1) Внутренняя энергия латуни за первые 10 мин нагревания увеличилась на 114 кДж.
Для проверки этого утверждения рассчитаем изменение внутренней энергии $\Delta U$ латунного бруска за первые 10 минут нагревания. В данном временном интервале происходит нагревание твердого тела без изменения его агрегатного состояния. Изменение внутренней энергии в этом случае равно количеству полученной теплоты $\text{Q}$.

Дано:
Масса бруска: $m = 1$ кг
Промежуток времени: от $\tau_1 = 0$ мин до $\tau_2 = 10$ мин
Начальная температура (из графика при $\tau_1=0$): $t_1 = 100$ °C
Конечная температура (из графика при $\tau_2=10$): $t_2 = 400$ °C
Удельная теплоемкость латуни (справочное значение): $c = 380 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$

Найти:
Изменение внутренней энергии $\Delta U$.

Решение:
Изменение внутренней энергии при нагревании равно количеству теплоты, которое вычисляется по формуле:
$\Delta U = Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$
Подставим числовые значения:
$\Delta U = 380 \frac{Дж}{кг \cdot °C} \cdot 1 \, кг \cdot (400 \, °C - 100 \, °C) = 380 \cdot 300 \, Дж = 114000 \, Дж$
Переведем полученное значение в килоджоули ($1 \, кДж = 1000 \, Дж$):
$\Delta U = \frac{114000}{1000} \, кДж = 114 \, кДж$
Расчетное значение совпадает со значением, приведенным в утверждении.
Ответ: Утверждение верно.

2) В точке B на графике латунь находится в жидком состоянии.
Решение:
Точка B — это начало процесса плавления. В этой точке латунь только достигла температуры плавления (1000 °C) и еще полностью находится в твердом агрегатном состоянии. Переход в жидкое состояние начинается после точки B.
Ответ: Утверждение неверно.

3) Температура плавления латуни равна 1000 °C.
Решение:
Процесс плавления вещества происходит при постоянной температуре, которую называют температурой плавления. На графике этому процессу соответствует горизонтальный участок BC, на котором температура не изменяется. Согласно графику, эта температура составляет 1000 °C.
Ответ: Утверждение верно.

4) При переходе латуни из состояния в точке B в состояние в точке C внутренняя энергия латуни не изменилась.
Решение:
Участок BC соответствует процессу плавления. Во время плавления тело поглощает теплоту, которая расходуется на разрушение кристаллической решетки. Это приводит к увеличению потенциальной энергии взаимодействия молекул, и, следовательно, к увеличению внутренней энергии вещества, несмотря на постоянство температуры.
Ответ: Утверждение неверно.

5) В точке A на графике латунь находится частично в твёрдом, частично в жидком состоянии.
Решение:
Точка A находится на наклонном участке графика, который соответствует нагреву латуни в твердом состоянии. Температура в точке A равна 700 °C, что ниже температуры плавления (1000 °C). Следовательно, в этой точке латунь полностью находится в твердом состоянии.
Ответ: Утверждение неверно.

Верными являются утверждения 1 и 3.

Ответ: 13