Решение: Нагревание и плавление вещества
Твёрдый образец вещества нагревают в печи. По мере поглощения количества теплоты $Q$ температура образца $t$ растёт в соответствии с графиком.
Решение по шагам
4 шагаНа участке $1$–$2$ температура постоянна и равна $40\ ^\circ\mathrm{C}$, поэтому этот участок соответствует плавлению вещества. Температура плавления равна $40\ ^\circ\mathrm{C}$, а не $80\ ^\circ\mathrm{C}$.
$$t_{\text{пл}}=40\ ^\circ\mathrm{C}$$Плавление начинается при $Q=40\ \mathrm{Дж}$ и заканчивается при $Q=80\ \mathrm{Дж}$. В состоянии 2 вещество полностью расплавилось.
$$Q_{\text{пл}}=80-40=40\ \mathrm{Дж}$$На участке нагревания твёрдого вещества температура изменяется от $0\ ^\circ\mathrm{C}$ до $40\ ^\circ\mathrm{C}$ при увеличении теплоты на $40\ \mathrm{Дж}$. Для жидкости температура изменяется от $40\ ^\circ\mathrm{C}$ до $80\ ^\circ\mathrm{C}$ при увеличении теплоты на $80\ \mathrm{Дж}$. Наклон жидкого участка меньше, следовательно, её удельная теплоёмкость меньше.
$$\frac{\Delta t_{\text{жидк}}}{\Delta Q}=\frac{40}{80}<\frac{40}{40}=\frac{\Delta t_{\text{твёрд}}}{\Delta Q}$$В процессе $2$–$3$ вещество нагревается в жидком состоянии, поэтому его внутренняя энергия увеличивается.
$$\Delta U>0$$Правильные утверждения: 2, 4.
Где здесь ошибаются
Принимают температуру $80\ ^\circ\mathrm{C}$ за температуру плавления, хотя $80\ ^\circ\mathrm{C}$ достигается после окончания плавления.
Считают, что внутренняя энергия при плавлении не изменяется из-за постоянства температуры.
Неправильно находят количество теплоты на плавление как $80\ \mathrm{Дж}$ вместо разности $80-40=40\ \mathrm{Дж}$.