Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для нагрева свинца до температуры плавления и его дальнейшего расплавления, нужно учесть два этапа: нагрев свинца до точки плавления и плавление свинца.
Условия задачи:
- Объем свинца \( V = 30 \, \text{см}^3 \)
- Начальная температура \( T_1 = 20 \, \text{°C} \)
- Температура плавления свинца \( T_{пл} = 327 \, \text{°C} \)
- Удельная теплоёмкость свинца \( c_{Pb} = 0,128 \, \text{кДж/(кг·°C)} \)
- Плотность свинца \( \rho_{Pb} \approx 11,34 \, \text{г/см}^3 \)
- Удельная теплотворная способность свинца (для плавления) \( L_{пл} = 24,7 \, \text{кДж/кг} \)
Находим массу свинца: \[ m = V \times \rho_{Pb} = 30 \, \text{см}^3 \times 11,34 \, \text{г/см}^3 = 340,2 \, \text{г} = 0,3402 \, \text{кг} \]
Расчет количества теплоты для нагрева до плавления: \[ Q_1 = m \times c_{Pb} \times (T_{пл} - T_1) \] \[ Q_1 = 0,3402 \, \text{кг} \times 0,128 \, \text{кДж/(кг·°C)} \times (327 - 20) \, \text{°C} \] \[ Q_1 = 0,3402 \times 0,128 \times 307 \approx 13,5 \, \text{кДж} \]
Расчет количества теплоты для плавления свинца: \[ Q_2 = m \times L_{пл} \] \[ Q_2 = 0,3402 \, \text{кг} \times 24,7 \, \text{кДж/кг} \approx 8,4 \, \text{кДж} \]
Общее количество теплоты: \[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 \] \[ Q_{total} \approx 13,5 \, \text{кДж} + 8,4 \, \text{кДж} \approx 21,9 \, \text{кДж} \]
Таким образом, необходимое количество теплоты для расплавления 30 см³ свинца, начиная с температуры 20 градусов Цельсия, равно примерно 21,9 кДж.