14. В калориметр с водой добавили лёд. На рисунке представлены графики зависимости температуры t от времени τ для воды и льда в калориметре. Теплообмен с окружающей средой пренебрежимо мал. Используя текст задания и рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Запишите в ответе их номера.

Решение:

Анализируем график и утверждения:

• 1) Начальная температура воды равна t₁. На графике начало процесса для воды соответствует точке А, где температура равна t₁. Это утверждение верно.
• 2) Участок ВБ соответствует процессу плавления льда в калориметре. Участок АБ показывает нагревание воды. Участок БВ показывает плавление льда при постоянной температуре (0°C, которая соответствует оси абсцисс, если t₂=0). Участок ВГ показывает нагревание воды после полного плавления льда. Поэтому утверждение, что участок ВБ соответствует плавлению льда, неверно.
• 3) Точка В соответствует времени, когда в системе вода — лёд установилось состояние теплового равновесия. Точка В соответствует окончанию плавления льда. Тепловое равновесие будет достигнуто позже, когда вся система достигнет единой температуры. Это утверждение неверно.
• 4) К моменту установления теплового равновесия весь лёд в калориметре растаял. Участок ВБ показывает плавление льда. В точке В лёд полностью растаял. Дальнейшее нагревание воды показано на участке ВГ. Тепловое равновесие будет достигнуто после точки Г. Следовательно, к моменту установления равновесия весь лёд уже растаял. Это утверждение верно.
• 5) Начальная температура льда равна 0 °C. График показывает, что плавление льда происходит при температуре t₂. Если t₂ ≠ 0, то начальная температура льда не равна 0°C. Однако, если принять t₂ за 0°C (что типично для плавления льда), то это утверждение может быть верным. Но без явного указания, что t₂=0, мы не можем быть уверены. Участок ГВ показывает нагрев воды, которая была получена из льда, а t₁ - начальная температура воды. Мы не знаем, была ли вода изначально, или это талая вода. По условию, добавили лед в воду. Поэтому t₁ - температура воды, а t₂ - температура льда. Поскольку лед плавится при 0°C, логично предположить, что t₂ = 0°C. Однако, если t₂ < 0, то перед плавлением лед должен нагреться до 0°C. График начинается с АБ - это нагрев воды, БВ - плавление льда, ВГ - нагрев воды. Участок БВ происходит при температуре t2. Если t2=0, то это верное утверждение. Если t2 != 0, то это неверное утверждение. Утверждение 1 и 4 более очевидно верны из графика.

Ответ: 1, 4