Реши задание на изображении

Задание 2. При плавлении металла его внутренняя энергия увеличивается: металл поглощает теплоту, кристаллическая решётка разрушается, а энергия частиц растёт.

Задание 3. Выше температура воды в первом (чёрном) чайнике: чёрная поверхность лучше поглощает солнечное излучение, поэтому вода нагревается сильнее.

Задание 4. Энергия от Солнца к Земле передаётся в основном излучением (теплопроводность и конвекция через космос невозможны).

Задание 5. Остыванию жидкости соответствует участок DE: на нём температура жидкости понижается от максимальной до температуры кристаллизации, после чего начинается отвердевание (EF).

Задание 2. При плавлении металла его внутренняя энергия увеличивается.

Почему: металл получает теплоту \(Q=\lambda m\), но температура при плавлении не меняется. Эта энергия расходуется на разрушение кристаллической решётки, поэтому потенциальная энергия взаимодействия частиц увеличивается.

Выбирай второй вариант — «увеличивается».

Почему: при плавлении металл получает теплоту \(Q=\lambda m\), но его температура не меняется. Полученная энергия идёт на разрушение кристаллической решётки, поэтому внутренняя энергия тела растёт.

Остальные варианты не подходят: «не изменяется» — неверно, энергия поглощается; «уменьшается» — так бывает при кристаллизации (отдаче теплоты), а не при плавлении.

Правильный вариант: «в основном излучение».

Почему: между Солнцем и Землёй практически нет вещества, поэтому теплопроводность и конвекция передать энергию не могут. Солнечная энергия доходит до нас электромагнитными волнами — то есть излучением.

Коротко: потому что теплота плавления идёт не на «разгон» молекул, а на разрушение кристаллической решётки.

Подробнее

1. Температура — это мера средней кинетической энергии теплового движения молекул. Пока кинетическая энергия частиц не меняется, не меняется и температура.

2. При нагревании твёрдого тела вся подводимая теплота \(Q = cm\Delta t\) увеличивает именно кинетическую энергию молекул — они колеблются всё быстрее, температура растёт.

3. Когда достигнута температура плавления, колебания становятся настолько сильными, что связи в решётке начинают рваться. Теперь энергия расходуется на увеличение потенциальной энергии взаимодействия частиц — на преодоление притяжения между ними и разрушение решётки.

4. Пока в сосуде есть и лёд (или твёрдый металл), и вода (расплав), температура держится постоянной: подводимая энергия целиком уходит на плавление очередной порции вещества: \[ Q = \lambda m, \qquad t = \text{const}. \]

5. Как только всё вещество расплавилось, подводимая теплота снова начинает увеличивать кинетическую энергию молекул — температура расплава растёт.

На графике нагревания‑плавления поэтому и появляется горизонтальный участок — «полка».

Важное уточнение: это справедливо для кристаллических тел (лёд, металлы, соль). Аморфные тела (стекло, пластилин, смола) плавятся постепенно, в некотором интервале температур, и чёткой «полки» у них нет.

Кстати, по заданию на скриншоте верный вариант — «более высокая оказалась в первом чайнике»: чёрная поверхность лучше поглощает солнечное излучение, поэтому вода в чёрном чайнике нагрелась сильнее.

Правильный вариант: DE.

Почему:

• AB — нагревание твёрдого тела: температура растёт от значения ниже \(0^\circ\text{C}\) до \(0^\circ\text{C}\).
• BC — плавление: температура постоянна, вещество переходит из твёрдого состояния в жидкое.
• CD — нагревание жидкости: температура растёт до максимума в точке \(D\).
• DE — остывание жидкости: температура падает от максимума в точке \(D\) до \(0^\circ\text{C}\) в точке \(E\).
• EF — отвердевание (кристаллизация): температура снова постоянна.
• FK — остывание уже твёрдого тела.

Ответ: DE.

Почему при плавлении температура не меняется

1. Температура показывает среднюю кинетическую энергию движения молекул.
2. При нагревании теплота \(Q=cm\Delta t\) увеличивает именно эту энергию — молекулы колеблются быстрее, температура растёт.
3. Когда достигнута температура плавления, подводимая теплота \(Q=\lambda m\) расходуется уже не на разгон молекул, а на разрушение кристаллической решётки — на работу против сил притяжения между частицами.
4. Пока есть и твёрдая часть, и расплав, вся энергия уходит на плавление очередной порции вещества, а скорость молекул не растёт — значит, и температура постоянна.

Как только всё вещество расплавилось, теплота снова идёт на увеличение кинетической энергии — температура расплава начинает расти.

По скриншоту — это другое задание. Правильный вариант: «меньше, чем температура термометра из первой коробочки».

Почему: у дерева удельная теплоёмкость \(2400\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}}\) больше, чем у стекла \(840\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}}\). Значит, деревянная коробка при одинаковом изменении температуры отдаёт больше теплоты, то есть остывает медленнее и дольше остаётся тёплой. Дерево вдобавок плохо проводит тепло. Поэтому на морозе быстрее остынет стеклянная коробка, и её термометр покажет более низкую температуру.

Правильный вариант: «в жидкостях и газах» (третий пункт).

Почему:

Конвекция — это перенос теплоты самими потоками вещества: нагретые слои становятся легче и поднимаются, а холодные опускаются на их место. Для такого перемещения слоёв вещество должно быть подвижным, то есть способным течь.

• В газах и жидкостях частицы свободно перемещаются — конвекция возможна.
• В твёрдых телах частицы колеблются около своих мест в решётке, слои не могут перемещаться друг относительно друга — конвекции нет. Тепло в твёрдых телах передаётся теплопроводностью.

Поэтому первый и второй варианты неполные, а четвёртый неверен: в твёрдых телах конвекции нет.

Это продолжение той же темы (тепловые явления, строение вещества, задание 8 того же теста), поэтому отвечаю сразу.

Правильный ответ — второй вариант: «уменьшается среднее расстояние между молекулами спирта».

Почему:

1. При охлаждении скорость теплового движения молекул падает, они колеблются около положений равновесия с меньшей амплитудой.
2. Поэтому молекулы в среднем сближаются — среднее расстояние между ними уменьшается, жидкость сжимается, столбик опускается.
3. Сами молекулы при этом не меняют своих размеров (их объём практически постоянен), поэтому варианты с «объёмом молекул» неверны.
4. Вариант «увеличивается среднее расстояние» описывает нагревание, а не охлаждение.

Итог: при охлаждении объём спирта уменьшается именно за счёт сближения молекул, а не за счёт их «усыхания».

Это продолжение той же темы — тепловые явления, расчёт количества теплоты и уравнение теплового баланса, — поэтому решаю сразу оба задания.

1) Дано: СИ: Решение:

Дано: \(m_1=0{,}9\) кг (алюминиевый бак), \(t_1=25^\circ\text{C}\), \(m_2=100\) г, \(t=40^\circ\text{C}\)

СИ: \(m_2=0{,}1\) кг

Найти: \(t_2\) — ?

Решение:

Бак получает теплоту, вода отдаёт:

\[ Q_{\text{отд}}=Q_{\text{пол}} \]

\[ c_2m_2(t_2-t)=c_1m_1(t-t_1) \]

\[ t_2=t+\frac{c_1m_1(t-t_1)}{c_2m_2} \]

Подставляем \(c_1=920\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}}\), \(c_2=4200\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}}\):

\[ t_2=40+\frac{920\cdot0{,}9\cdot(40-25)}{4200\cdot0{,}1} =40+\frac{12420}{420}\approx40+29{,}6 \]

\[ \boxed{t_2\approx69{,}6^\circ\text{C}\approx70^\circ\text{C}} \]

Если в вашем учебнике \(c_{\text{ал}}=880\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}}\), получится \(t_2\approx68^\circ\text{C}\) — ход решения тот же.

2) Дано: СИ: Решение:

Дано: \(V=300\ \text{м}^3\), \(\Delta t=10^\circ\text{C}\), \(\rho=1000\ \frac{\text{кг}}{\text{м}^3}\), \(c=4200\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}}\)

СИ: уже в СИ

Найти: \(Q\) — ?

Решение:

\[ m=\rho V=1000\cdot300=3\cdot10^5\ \text{кг} \]

\[ Q=cm\Delta t=4200\cdot3\cdot10^5\cdot10 \]

\[ Q=1{,}26\cdot10^{10}\ \text{Дж}=12{,}6\ \text{ГДж} \]

\[ \boxed{Q=1{,}26\cdot10^{10}\ \text{Дж}\ (\approx12{,}6\ \text{ГДж})} \]

Идея обеих задач одна: сколько теплоты отдало горячее тело, столько получило холодное (\(Q_{\text{отд}}=Q_{\text{пол}}\)), а количество теплоты считается по \(Q=cm\Delta t\).