
На газовую плиту поставили сосуд, в котором находится 0,5 литра воды при температуре
В верхней части сосуда имеется емкость с 1 кг льда при температуре
(см. рис.). Пары воды могут выходить из сосуда, обтекая емкость со льдом. Что и при какой температуре окажется в верхней емкости к моменту, когда вся вода в сосуде испарится? Считать, что на нагревание емкости расходуется
теплоты, полученной водой в сосуде. Испарением воды при температуре ниже
а также теплоемкостью стенок сосуда и емкости пренебречь.
Решение. Найдем сначала количество теплоты, которое получит сосуд к моменту, когда вся вода в нем испарится. Оно складывается из теплоты, затраченной на нагревание всей массы воды (V — объем,
— плотность воды) от температуры
до
и теплоты, пошедшей на испарение воды (здесь с — удельная теплоемкость,
— удельная теплота испарения воды):
Из условия следует, что этого количества теплоты пошло на нагревание емкости со льдом:
На плавление всей массы льда М с удельной теплотой плавления q необходимо количество теплоты:
Остальное количество теплоты пойдет, очевидно, на нагревание получившейся в емкости воды массой М от до некоторой температуры Т:
откуда Таким образом, вода в емкости, получившаяся при плавлении льда, не испарится.
Ответ: к моменту испарения всей воды в сосуде в верхней емкости окажется 1 кг воды при температуре
| Критерии оценивания ответа на задание С3 | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальное количество баллов | 3 |
PDF-версии: