1. На сколько меньше внутренняя энергия 30 кг стали при температуре 273 К, чему в жидком состоянии при температуре плавления 1673 К?
Чтобы рассчитать, на сколько меньше внутренняя энергия стали при температуре 273 К по сравнению с её внутренней энергией в жидком состоянии при температуре плавления 1673 К, необходимо воспользоваться формулой для расчета внутренней энергии. Внутренняя энергия вещества может быть определена через его массу, теплоёмкость и изменение температуры.
Внутренняя энергия (U) рассчитывается по формуле: \[ U = m \cdot c \cdot T \] где:
- \( m \) — масса вещества,
- \( c \) — удельная теплоёмкость,
- \( T \) — температура.
Для стали:
- Удельная теплоёмкость твёрдого состояния \( c_{тв} \) примерно равна 500 Дж/(кг·К).
- Удельная теплоёмкость жидкого состояния \( c_{ж} \) примерно равна 700 Дж/(кг·К).
Теперь рассчитаем внутреннюю энергию при каждой из температур:
Для стали при температуре 273 К: \[ U_{273} = 30 \, \text{кг} \cdot 500 \, \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot\text{К}} \cdot 273 \, \text{К} \] \[ U_{273} = 30 \cdot 500 \cdot 273 \] \[ U_{273} = 4095000 \, \text{Дж} \]
Для стали в жидком состоянии при температуре 1673 К: \[ U_{1673} = 30 \, \text{кг} \cdot 700 \, \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot\text{К}} \cdot 1673 \, \text{К} \] \[ U_{1673} = 30 \cdot 700 \cdot 1673 \] \[ U_{1673} = 35000000 \, \text{Дж} \]
Теперь находим разность между внутренними энергиями: \[ \Delta U = U_{1673} - U_{273} \] \[ \Delta U = 35000000 - 4095000 \] \[ \Delta U = 30905000 \, \text{Дж} \]
Таким образом, внутренняя энергия 30 кг стали при температуре 273 К меньше внутренней энергии в жидком состоянии при температуре 1673 К на 30905000 Дж.
