Для решения задачи о количестве теплоты, выделяющегося при кристаллизации свинца при охлаждении его до температуры 17°C, необходимо учесть два этапа: кристаллизацию свинца при температуре плавления и охлаждение кристаллизованного свинца до конечной температуры.
- Кристаллизация свинца
Когда свинец начинает кристаллизоваться при температуре плавления (327°C), он выделяет тепло. Количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации, можно вычислить по формуле: \[ Q_1 = m \cdot L \] где:
- \( Q_1 \) — количество теплоты, выделившееся при кристаллизации,
- \( m \) — масса свинца (100 г = 0,1 кг),
- \( L \) — удельная теплота плавления свинца (2,47×10⁴ дж/кг).
Подставим значения: \[ Q_1 = 0,1 \, \text{кг} \cdot 2,47 \times 10^4 \, \text{дж/кг} = 2470 \, \text{дж} \]
- Охлаждение свинца
После кристаллизации свинец будет остывать с температуры 327°C до 17°C. Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении, можно рассчитать с помощью формулы: \[ Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta t \] где:
- \( Q_2 \) — количество теплоты при охлаждении,
- \( c \) — удельная теплоемкость свинца (1,2×10² дж/кг ×°C),
- \( \Delta t \) — изменение температуры.
Изменение температуры можно найти так: \[ \Delta t = t_{пл} - t = 327°C - 17°C = 310°C \]
Теперь подставим все значения: \[ Q_2 = 0,1 \, \text{кг} \cdot 1,2 \times 10^2 \, \text{дж/кг} \cdot °C \cdot 310°C = 3720 \, \text{дж} \]
- Общее количество теплоты
Теперь складываем количество теплоты, выделившееся при кристаллизации, и количество теплоты, выделившееся при охлаждении: \[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 = 2470 \, \text{дж} + 3720 \, \text{дж} = 6190 \, \text{дж} \]
Таким образом, общее количество теплоты, выделившееся при кристаллизации и охлаждении свинца, составляет 6190 джоулей.