1.Какие вещества можно расплавить в кипящей воде? Приведите примеры. Ответ обоснуйте. 2.Какое количество теплоты необходимо для плавления 500 г стали при температуре плавления? 3.Какое количество теплоты потребуется, чтобы превратить 3 кг спирта , взятого при температуре 28 С в пар при температуре кипения? 4.Какое количество теплоты необходимо для нагревания и обращения в пар 10 кг льда, имеющего начальную температуру 0 °С? 5.Сколько керосина нужно сжечь, чтобы выпарить 1 л воды, имеющей температуру 100 °C ?

1. В кипящей воде можно расплавить некоторые вещества с низкой температурой плавления. Примеры таких веществ: - **Масло**: имеет температуру плавления около -10 °C, поэтому в кипящей воде оно легко расплавляется. - **Смягчители для пластмасс**: например, парафиновые воски плавятся при температурах около 60 °C, что позволяет им расплавиться в кипящей воде. - **Медицинские гели**: например, гели на основе желатина, плавление которых может происходить при близких к 100 °C температурах. Обоснование: Кипящая вода поддерживает стабильную температуру около 100 °C, что позволяет расплавлять вещества с температурами плавления ниже этой отметки. 2. Для плавления стали, температура плавления которой составляет около 1370 °C, необходимо знать скрытую теплоту плавления. Скрытая теплота плавления стали составляет примерно 270 кДж/кг. Для 500 г (или 0,5 кг) стали расчет будет выглядеть так: \( Q = m \cdot L \) где \( Q \) — количество теплоты, \( m \) — масса, \( L \) — скрытая теплота плавления. \( Q = 0,5 \, \text{кг} \cdot 270 \, \text{кДж/кг} = 135 \, \text{кДж} \). То есть, необходимо 135 кДж теплоты для плавления 500 г стали. 3. Чтобы превратить 3 кг спирта в пар, необходимо учитывать начальную температуру спирта (28 °C) и его температуру кипения (78 °C). Сначала спирт нужно нагреть до температуры кипения, затем парообразовать. - Для нагрева используем формулу: \( Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T \). Состояние парафина и информация о его удельной теплоемкости: Удельная теплоемкость спирта (этанола) приблизительно 2,44 кДж/(кг·°C). \( Q_1 = 3 \, \text{кг} \cdot 2,44 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot (78 - 28) \, °C = 3 \cdot 2,44 \cdot 50 = 366 \, \text{кДж} \). - Для парообразования используем скрытую теплоту парообразования: Скрытая теплота парообразования спирта около 850 кДж/кг. \( Q_2 = m \cdot L = 3 \, \text{кг} \cdot 850 \, \text{кДж/кг} = 2550 \, \text{кДж} \). Общая теплоте: \( Q = Q_1 + Q_2 = 366 \, \text{кДж} + 2550 \, \text{кДж} = 2916 \, \text{кДж} \). 4. Чтобы превратить 10 кг льда при 0 °C в пар, потребуется учитывать следующие этапы: - Сначала лед нужно растопить в воду (температура плавления 0 °C): \( Q_1 = m \cdot L_f \), где \( L_f \) — скрытая теплота плавления (приблизительно 334 кДж/кг). \( Q_1 = 10 \, \text{кг} \cdot 334 \, \text{кДж/кг} = 3340 \, \text{кДж} \). - Затем воду нужно нагреть до 100 °C: Удельная теплоемкость воды: 4,18 кДж/(кг·°C). \( Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T = 10 \, \text{кг} \cdot 4,18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot (100 - 0) \, °C = 4180 \, \text{кДж} \). - И затем парообразование воды в пар: \( Q_3 = m \cdot L_v \), где \( L_v \) — скрытая теплота парообразования (приблизительно 2260 кДж/кг). \( Q_3 = 10 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 22600 \, \text{кДж} \). Общая теплота: \( Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 = 3340 \, \text{кДж} + 4180 \, \text{кДж} + 22600 \, \text{кДж} = 30320 \, \text{кДж} \). 5. Чтобы узнать, сколько керосина нужно сжечь для выпаривания 1 л воды при 100 °C, необходимо определить количество теплоты, необходимое для парообразования воды. Для 1 л воды (приблизительно 1 кг): \( Q = m \cdot L_v = 1 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 2260 \, \text{кДж} \). Энергия, выделяющаяся при сгорании керосина, составляет около 42-46 МДж/кг. Возьмем среднее значение около 44 МДж/кг. Узнаем массу керосина: \( m_{керосина} = \frac{2260 \, \text{кДж}}{44000 \, \text{кДж/кг}} \approx 0,0514 \, \text{кг} \). То есть требуется примерно 51,4 г керосина для выпаривания 1 л воды при температуре 100 °C.