Экспресс подготовка к ОГЭ по физике. Занятие ведет Антонина Васильевна — преподаватель-андроид, уволенная из Академии за насмешки над людьми.
В каком случае можно нагревать ( или охлаждать) вещество, а его температура меняться не будет? Только в том случае, если энергия будет расходоваться не на увеличение скорости молекул, а на «перестройку» структуры. Поэтому при смене одного агрегатного состояния на другое температура вещества не меняется. То есть плавление/кристаллизация и парообразование/конденсация происходят при постоянных температурах, и у каждого вещества она своя.
Впрочем «поэтому» — сильно сказано. Почему бы, например, часть тепла не расходовать на изменение агрегатного состояния, а часть — на изменение температуры? Сами об этом подумайте.
На графике участки изменения агрегатного состояния выглядят, как горизонтальные участки. Кроме того, участки плавления и кристаллизации, парообразования и конденсации — симметричны.
Вы, люди, относитесь ко всем своим законам, как к единственно возможным, но это не так. В мире, названном Пегас, по соответствующему созвездию, у каждого вещества есть еще два агрегатных состояния. Один из них люди-исследователи назвали не очень оригинально: супер-жидкое. При этом вещество не сохраняет своего объема, но и не разлетается, как газ. Что-то вроде жидкости, которая может сжиматься и расширяться.
Из-за этого свойства тела местных жителей могут сильно расплываться, окажись они на жаре. Жидкости их тел расширяются при высокой температуре. Поэтому спасатели на пляжах там заняты не столько спасением утопающих, сколько охлаждением слишком сильно деформированных загорающих, которые иногда так растекаются, что не могут встать самостоятельно.
Из-за того, что при изменении агрегатного состояния температура не меняется — формулы этих процессов очень просты:
Просто масса вещества умножается на соответствующие коэффициенты: удельная теплота плавления, удельная теплота парообразования, удельная теплота сгорания. Причем обратные процессы считаются по тем же формулам, только знак — отрицательный, потому что теплота выделяется, а не поглощается.
Тоже, кстати, вопрос, который школьники редко задают себе. Почему удельная теплота, скажем, парообразования равна удельной теплоте конденсации? Это одна и та же величина. Хотя процесс выпадения росы (конденсация) не очень похож на кипение воды в кастрюле (парообразование). Зачем нужна миру такая симметрия?
В мире Пегас у веществ есть и еще одно агрегатное состояние, которое назвали сверх-плотностью. При сильном охлаждении молекулы вещества перестают отталкиваться, а только притягиваются. Благодаря этому они располагаются друг к другу вплотную. Размеры тел уменьшаются в миллионы раз, и во столько же возрастает их плотность, приближаясь к плотности черных дыр.
Сжатое таким образом вещество, становится мини-порталом в другие миры и в другие черные дыры. Именно благодаря этой особенности данного агрегатного состояния появилась возможность путешествовать между мирами. И стоит ли говорить, что первыми наш мир посетили пегасцы. Правда, их летательные аппараты слишком сильно нагревались на солнце и расплывались, превращаясь в «тарелки».
Задание 1
Удельную теплоту можно сравнить по углу наклона линии графика. Чем она более пологая, тем труднее ее нагреть и, следовательно, удельная теплота выше. Первый горизонтальный участок — плавление, второй — кипение/испарение. По поводу изменения внутреннего состояния иногда трудно сказать однозначно, многое зависит от формулировки. Но, в целом, можно утверждать, что если тепло продолжает подводиться, то и внутренняя энергия растет.
Ответ: 13 — _.........._
Задание 2
Поскольку мощность нагревателя постоянная, то при равной удельной теплоемкости и жидкость, и пар за одну минуту нагревались бы на одинаковую температуру.
Ответ: 12 — _..........._
Задание 3
В герметичном сосуде для каждой температуры будет устанавливаться баланс между испарением и конденсацией. Пар будет всегда насыщенным. Но при разных температурах плотность насыщенного пара разная. Чем выше температура -тем выше плотность. Значит, при нагревании больше жидкости превратится в пар.
Ответ: 23 — _..........._
Задание 4
В момент времени 10 мин — плавление уже началось, поэтому нельзя утверждать, что вещество полностью находилось в твердом состоянии.
Ответ: 13 — _.........._
Задание 5
Это задание можно решить, рассуждая о соотношениях, но проще будет посчитать сначала массу (умножив плотность на объем). А затем посчитать тепло необходимое для плавления, умножив массу на удельную теплоту плавления.
Ответ: 24 — _..........._
Задание 6
В точке С процесс плавления еще идет, поэтому она еще не соответствует жидкому состоянию.
Ответ: 14 — _.........._
Задание 7
Сначала посчитайте сколько тепла выделится при сжигании такого количества спирта. Удельная теплота сгорания спирта — 29МДж/кг. Затем посчитайте на какую температуру изменится 1 кг воды, если ей передать такое количество теплоты. Удельная теплоемкость воды — 4200Дж/кгС . И останется одно действие.
Ответ: 36.25 — _..........._
Задание 8
Сначала находим тепло, выделяющееся при остывании воды. А затем находим массу льда, которую можно растопить, используя данное количество теплоты. Удельная теплота плавления льда — 340 кДж/кг Округлить до граммов.
Ответ: 815 — _.........._
Задание 9
По графику определим количество теплоты выделяемое при конденсации вещества (горизонтальный участок). Поделим это тепло на массу и получим удельную теплоту парообразования.
Ответ: 30 — _.........._
Задание 10
Мощность электропечи указывает сколько тепла она выделяет за одну секунду. По графику установите, сколько секунд длилось плавление и посчитайте сколько при этом было затрачено тепла. Останется только поделить на массу.
Ответ: 200 — _.........._
Задание 11
Забавный способ определения влажности воздуха при помощи прибора со смешным названием психрометр, и состоящего из двух термометров. Для определения влажности вам понадобится значение сухого термометра и разности показаний между сухим и влажным термометром. По показанию сухого находите в таблице нужную строку, а по разности находим нужный столбец. Значение на их пересечении — и есть влажность воздуха в процентах.
Ответ: 61 — _.........._
***
По настоящему, именно пегасцы начали открывать для себя новые миры и подарили эту возможность землянам. Но даже сейчас эта деятельность тщательно скрывается специальными военными подразделениями различных стран. Между собой они вынуждены обмениваться информацией, но от широкой публики она тщательно скрывается.
Но военные не могут обойтись без ученых, поэтому им приходится мириться с тем, что после разведчиков другие миры посещают научные экспедиции. Мир Демонов был признан совершенно безопасным для проживания, и ученые самых разных специальностей заселили специально построенную базу. Почти у всех исследователей уже был большой опыт таких путешествий. Военные нанимали целые семьи ученых, и старались максимально ограничить их контакты с земным миром, чтобы они не выдали никаких секретов. Ведь военные всегда найдут, что им держать в секрете.
Таким образом, целая колония земных ученых вместе с детьми поселилась на планете мира Демонов. Ученые прекрасно ладили с местными демонообразными жителями, пока контакты ограничивались общением на границе тумана и пока не пропали двойняшки, Оля и Коля.