Для того чтобы рассчитать необходимую энергию для плавления свинца, нам нужно учитывать две стадии:
- Нагрев свинца от начальной температуры до температуры плавления.
- Плавление свинца при температуре плавления.
1. Нагрев свинца
Используем формулу для расчета тепла, необходимого для нагрева тела:
\[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T \]
где:
- \( Q_1 \) — тепло, необходимое для нагрева (джоулей),
- \( m \) — масса свинца (1,3 кг),
- \( c \) — удельная теплоемкость свинца (140 Дж/(кг·°C)),
- \( \Delta T \) — изменение температуры.
Сначала находим изменение температуры:
\[ \Delta T = T_{\text{плавления}} - T_{\text{начальная}} = 327°C - 90°C = 237°C \]
Теперь подставляем значения:
\[ Q_1 = 1,3 \, \text{кг} \cdot 140 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 237 \, \text{°C} \] \[ Q_1 = 1,3 \cdot 140 \cdot 237 \] \[ Q_1 \approx 42069 \, \text{Дж} \]
2. Плавление свинца
Используем формулу для расчета тепла, необходимого для плавления:
\[ Q_2 = m \cdot L \]
где:
- \( Q_2 \) — тепло, необходимое для плавления (джоулей),
- \( L \) — удельная теплота плавления свинца (0,25 \cdot 100000 Дж/кг = 25000 Дж/кг).
Теперь подставляем значения:
\[ Q_2 = 1,3 \, \text{кг} \cdot 25000 \, \text{Дж/кг} \] \[ Q_2 = 32500 \, \text{Дж} \]
Общая энергия
Теперь сложим энергии для обеих стадий:
\[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 \] \[ Q_{\text{total}} = 42069 \, \text{Дж} + 32500 \, \text{Дж} \] \[ Q_{\text{total}} \approx 74569 \, \text{Дж} \]
Таким образом, необходимо затратить примерно 74569 Дж энергии, чтобы расплавить свинец массой 1,3 кг с начальной температурой 90 °C.