Номер 8, страница 78 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

8. График каких тепловых процессов изображен на рисунке 51? С каким веществом происходят процессы? Почему углы наклона участков $\text{AB}$ и $\text{CD}$ графика отличаются?

Рис. 51. График тепловых процессов

График каких тепловых процессов изображен на рисунке 51?

На графике изображена последовательность тепловых процессов, происходящих с веществом при его нагревании:

• Участок AB: Нагревание вещества в твердом состоянии. Температура растет от $-40$ °C до $0$ °C.
• Участок BC: Плавление твердого вещества. Температура остается постоянной ($0$ °C), несмотря на подведение тепла. Вещество переходит из твердого агрегатного состояния в жидкое.
• Участок CD: Нагревание вещества в жидком состоянии. Температура растет от $0$ °C до $100$ °C.
• Участок DE: Парообразование (кипение) жидкости. Температура остается постоянной ($100$ °C). Вещество переходит из жидкого состояния в газообразное.
• Участок EF: Нагревание вещества в газообразном состоянии (пара). Температура растет выше $100$ °C.

Ответ: Нагревание твердого тела, плавление, нагревание жидкости, кипение, нагревание газа.

С каким веществом происходят процессы?

Из графика видно, что температура плавления вещества составляет $0$ °C (участок BC), а температура кипения составляет $100$ °C (участок DE). Такие температуры плавления и кипения при нормальном атмосферном давлении характерны для воды. Следовательно, в твердом состоянии это лед, в жидком — вода, а в газообразном — водяной пар.

Ответ: С водой (H₂O).

Почему углы наклона участков АВ и CD графика отличаются?

Количество теплоты $Q$, необходимое для нагревания тела, определяется формулой: $Q = cm(t_2 - t_1) = cm\Delta t$, где $c$ — удельная теплоемкость вещества, $m$ — его масса, а $\Delta t$ — изменение температуры.

Угол наклона графика в координатах $(Q, t)$ характеризуется отношением $\Delta t / \Delta Q$. Из формулы выше можно выразить это отношение: $\frac{\Delta t}{\Delta Q} = \frac{1}{cm}$

Таким образом, угол наклона графика обратно пропорционален удельной теплоемкости вещества $c$ (при постоянной массе $m$). Чем больше удельная теплоемкость, тем меньше угол наклона (график более пологий), и наоборот.

Участок AB соответствует нагреванию льда, а участок CD — нагреванию воды. Угол наклона участка AB больше, чем у участка CD. Это означает, что удельная теплоемкость вещества на участке AB меньше, чем на участке CD.

Действительно, удельная теплоемкость льда ($c_{льда} \approx 2100 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$) примерно в два раза меньше удельной теплоемкости воды ($c_{воды} \approx 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$).

Поэтому для нагревания льда на 1°C требуется меньше теплоты, чем для нагревания воды той же массы на 1°C. Вследствие этого при одинаковом подводимом количестве теплоты $\Delta Q$ температура льда возрастает сильнее, чем температура воды, что и отражается в более крутом наклоне графика на участке AB по сравнению с участком CD.

Ответ: Углы наклона участков AB и CD отличаются, потому что они соответствуют нагреванию вещества в разных агрегатных состояниях (твердом и жидком), для которых характерны разные значения удельной теплоемкости. Удельная теплоемкость воды (участок CD) больше, чем удельная теплоемкость льда (участок AB), поэтому график нагревания воды более пологий.