Для определения количества теплоты, необходимого для расплавления серебряного самородка, необходимо учитывать два процесса: нагревание серебра до его температуры плавления и последующее плавление.
Нагревание серебра от начальной температуры (t1) до температуры плавления (t2):
Формула для расчета теплоты, передаваемой при нагревании:
\[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta t \]
где:
- \( Q_1 \) — количество теплоты, необходимое для нагрева,
- \( m \) — масса серебра (в кг),
- \( c \) — удельная теплоемкость (в Дж/кг×°C),
- \( \Delta t \) — изменение температуры (\( t2 - t1 \)).
Прежде всего, переведем массу в килограммы: \[ m = 200 \, \text{г} = 0.2 \, \text{кг} \]
Теперь найдем изменение температуры: \[ \Delta t = t2 - t1 = 962°C - 12°C = 950°C \]
Теперь подставим все значения в формулу: \[ Q_1 = 0.2 \, \text{кг} \cdot 250 \, \text{Дж/кг×°C} \cdot 950 \, \text{°C} \]
\[ Q_1 = 0.2 \cdot 250 \cdot 950 = 47500 \, \text{Дж} = 47.5 \, \text{кДж} \]
Плавление серебра:
Для расчета количества теплоты, необходимого для плавления, используется следующая формула:
\[ Q_2 = m \cdot L \]
где:
- \( Q_2 \) — количество теплоты, необходимое для плавления,
- \( L \) — удельная теплота плавления (в Дж/кг).
Данных о удельной теплоте плавления у нас 87.0 кДж/кг, что равно 87000 Дж/кг. Подставим значения в формулу: \[ Q_2 = 0.2 \, \text{кг} \cdot 87000 \, \text{Дж/кг} \]
\[ Q_2 = 17400 \, \text{Дж} = 17.4 \, \text{кДж} \]
Общая теплота:
Суммируем оба значения теплоты: \[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 = 47.5 \, \text{кДж} + 17.4 \, \text{кДж} = 64.9 \, \text{кДж} \]
Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для нагревания и плавления серебряного самородка, составляет 64.9 кДж.