На одинаковых горелках нагрели воду, медь и железо равной массы. Укажите, какой из графиков (рис. 105) соответствует изменению температуры воды, меди и железа с течением времени.

рис. 105

Чтобы решить задачу, необходимо понимать, как происходит нагревание различных веществ, и как это отражается на графике изменения температуры от времени. Для этого рассмотрим основные физические понятия, которые пригодятся для анализа.

1. Удельная теплоёмкость: Удельная теплоёмкость вещества — это количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг вещества на 1 градус Цельсия. Формула для расчёта тепла, которое нужно затратиться для нагрева массы m на изменение температуры ΔT, имеет вид: $$ Q = cm\Delta T $$ где:
2. $ Q $ — количество теплоты,
3. $ c $ — удельная теплоёмкость вещества,
4. $ m $ — масса,

5. $ \Delta T $ — изменение температуры.

6. Удельная теплоёмкость воды, меди и железа:

7. Удельная теплоёмкость воды $ c_{\text{вода}} \approx 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} $.

8. Удельная теплоёмкость меди $ c_{\text{медь}} \approx 385 \, \text{Дж/(кг·°C)} $.

9. Удельная теплоёмкость железа $ c_{\text{железо}} \approx 450 \, \text{Дж/(кг·°C)} $.

10. Поглощение тепла и нагревание:
    Если на все вещества воздействовать одинаковой тепловой мощностью, то скорость нагревания будет обратно пропорциональна удельной теплоёмкости вещества. Это связано с тем, что вещество с большей удельной теплоёмкостью поглощает больше тепла, прежде чем его температура начнет значительно повышаться.

11. Графическое представление:
    На графиках, представленных в задаче, изображено изменение температуры от времени для различных веществ. Для каждого вещества угол наклона линии будет зависеть от его удельной теплоёмкости. Чем выше удельная теплоёмкость, тем медленнее будет расти температура при равной мощности нагрева.

12. Сравнение веществ:

13. Вода имеет наибольшую удельную теплоёмкость среди указанных веществ. Это означает, что её температура будет повышаться медленнее всего при нагревании.

14. Медь имеет наименьшую удельную теплоёмкость среди указанных веществ. Это означает, что её температура будет повышаться быстрее всего при нагревании.

15. Железо имеет удельную теплоёмкость больше, чем у меди, но меньше, чем у воды. Таким образом, его температура будет повышаться со средней скоростью по сравнению с водой и медью.

Выбор правильного графика для каждого вещества будет зависеть от угла наклона, который отражает скорость изменения температуры.