Решение: Нагревание и плавление свинца
На графике представлена зависимость температуры $t$ от времени $\tau$ при непрерывном нагревании слитка свинца массой 1 кг. Температура повышается от $27\,^{\circ}\mathrm{C}$ в момент $\tau=0$ до $327\,^{\circ}\mathrm{C}$ к моменту $\tau=15$ мин, после чего остаётся постоянной. Точка А расположена на участке нагревания при температуре ниже $327\,^{\circ}\mathrm{C}$, точки Б и В — на горизонтальном участке при температуре $327\,^{\circ}\mathrm{C}$.
Выберите два верных утверждения.
Решение по шагам
4 шагаЗа первые 5 минут свинец нагревается от $27\,^{\circ}\mathrm{C}$ до $127\,^{\circ}\mathrm{C}$. Изменение температуры равно $100\,^{\circ}\mathrm{C}$.
$$\Delta t=127-27=100\,^{\circ}\mathrm{C}$$Для свинца используем удельную теплоёмкость $c=130\,\mathrm{Дж/(кг\cdot{}^{\circ}C)}$. При массе $m=1$ кг изменение внутренней энергии на участке нагревания равно:
$$\Delta U=cm\Delta t=130\cdot1\cdot100=13000\,\mathrm{Дж}=13\,\mathrm{кДж}$$Горизонтальный участок графика при нагревании соответствует плавлению. Его температура равна $327\,^{\circ}\mathrm{C}$, поэтому это температура плавления свинца.
В точке Б плавление ещё идёт, поэтому свинец находится в твёрдо-жидком состоянии. При переходе от Б к В внутренняя энергия увеличивается за счёт скрытой теплоты плавления, хотя температура не меняется.
Верные утверждения: 1, 3.
Где здесь ошибаются
Считать, что на горизонтальном участке внутренняя энергия не изменяется.
Отождествлять постоянство температуры с постоянством внутренней энергии.
Считать точку Б состоянием полностью жидкого свинца.