5. Сколько теплоты выделится при отвердевании 5 кг цинка, взятого при температуре его плавления, и дальнейшем охлаждении этого цинка до 20 °C?
Для того чтобы рассчитать количество теплоты, выделяющееся при отвердевании 5 кг цинка и его охлаждении до 20 °C, нам нужно знать два значения: тепло, выделяющееся при отвердевании, и удельную теплоту цинка.
Выделение теплоты при отвердевании (кристаллизация): Цинк, переходя из жидкого состояния в твердое, выделяет определенную теплоту. Удельная теплота кристаллизации цинка составляет примерно 100 Дж/кг.
Для 5 кг цинка: \[ Q_1 = m \cdot L \] Где:
- \( Q_1 \) — количество теплоты, выделившееся при кристаллизации,
- \( m \) — масса цинка (5 кг),
- \( L \) — удельная теплота кристаллизации цинка (100 Дж/кг).
Подставляем значения: \[ Q_1 = 5 \, \text{кг} \cdot 100 \, \text{Дж/кг} = 500 \, \text{Дж} \]
Охлаждение твердого цинка до 20 °C: Теперь нам нужно рассчитать теплота, выделяющаяся при охлаждении цинка. Удельная теплоемкость твердого цинка составляет примерно 0,39 Дж/(кг·°C). Температура плавления цинка составляет 419 °C, поэтому разница температур будет: \[ \Delta T = 419 \, °C - 20 \, °C = 399 \, °C \]
Количество теплоты, выделившееся при охлаждении: \[ Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T \] Где:
- \( Q_2 \) — количество теплоты, выделившееся при охлаждении,
- \( c \) — удельная теплоемкость цинка (0,39 Дж/(кг·°C)),
- \( \Delta T \) — изменение температуры (399 °C).
Подставляем значения: \[ Q_2 = 5 \, \text{кг} \cdot 0,39 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 399 \, °C \] \[ Q_2 \approx 5 \cdot 0,39 \cdot 399 \approx 776,05 \, \text{Дж} \]
Общее количество выделившейся теплоты: Общее количество теплоты, выделившееся при отвердевании и охлаждении: \[ Q = Q_1 + Q_2 \] \[ Q = 500 \, \text{Дж} + 776,05 \, \text{Дж} \approx 1276,05 \, \text{Дж} \]
Итак, при отвердевании 5 кг цинка и его охлаждении до 20 °C выделится примерно 1276,05 Дж теплоты. Если у вас есть дополнительные вопросы или нужна помощь в понимании другой темы, смело спрашивайте!
