номер 41.16

Question

номер 41.16

Расшифровка фото нейросетью:
41.16 [1068] Внимательно рассмотрите график охлаждения и кристаллизации вещества (рис. VI.17). Ответьте на вопросы: для какого вещества составлен график? Сколько времени охлаждалось вещество от 20 °C до температуры кристаллизации? Сколько времени длился процесс кристаллизации? О чём говорит участок графика DE? Как приблизительно расположились бы точки A, B, C, D, E относительно друг друга и оси t, если бы при той же температуре окружающей среды был бы составлен график для того же вещества, но большей массы?
[Рисунок: Рис. VI.17. График в координатах t, °C — время, мин. Вертикальная ось t, °C имеет отметки 30, 20, 10, 0, -10, -20, -30; горизонтальная ось — 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, мин. Точка A — начало графика при 20 °C; B — при 0 °C через 20 мин; C — при 0 °C через 40 мин; D — при -20 °C через 60 мин; E — при -20 °C через 80 мин. Участок B–C горизонтален при 0 °C; участок D–E горизонтален при -20 °C.]

Answer

Краткий ответ:

1. График составлен для воды: её кристаллизация идёт при $0\,^\circ\mathrm{C}$.

2. От $20\,^\circ\mathrm{C}$ до температуры кристаллизации вещество охлаждалось 20 мин — участок $AB$.

3. Кристаллизация длилась 20 мин — участок $BC$: $40-20=20$ мин.

4. Участок $DE$ горизонтален при $-20\,^\circ\mathrm{C}$: вещество уже закристаллизовалось, остыло до температуры окружающей среды и дальше не охлаждается. Судя по графику, температура среды $-20\,^\circ\mathrm{C}$.

5. При большей массе температуры $20\,^\circ\mathrm{C}$, $0\,^\circ\mathrm{C}$ и $-20\,^\circ\mathrm{C}$ сохранятся, но все процессы будут идти дольше. Точка $A$ останется в начале отсчёта на уровне $20\,^\circ\mathrm{C}$, а $B, C, D, E$ сместятся вправо; промежутки $AB$, $BC$, $CD$, $DE$ увеличатся, наклонные участки станут более пологими.

Как понимать график:

Наклонный участок — вещество охлаждается, его температура меняется.

Горизонтальный участок — температура постоянна. На $BC$ при $0\,^\circ\mathrm{C}$ идёт кристаллизация: отводимая теплота компенсируется энергией, которая выделяется при образовании кристаллической решётки.

Время процесса находят по разности отметок на оси времени: например, $BC$: $40-20=20$ мин.

Почему при большей массе график растянется:
Чтобы охладить большую массу на столько же градусов, нужно отвести больше теплоты:
$$
Q=cm\Delta t,\qquad Q=\lambda m.
$$
При той же теплоотдаче это займёт больше времени. Поэтому уровни температур не изменятся, а все этапы станут длиннее.

Проверка: $A$ находится при $20\,^\circ\mathrm{C}$ и $0$ мин, $B$ — при $0\,^\circ\mathrm{C}$ и $20$ мин, значит, $AB=20$ мин. $B$ и $C$ лежат на одном уровне $0\,^\circ\mathrm{C}$, их время $20$ и $40$ мин, значит, $BC=20$ мин.

номер 41.16

Обсуждение