Помоги решить и объясни подробно задание 1 , 2 и 3
Кратко:
- \(Q=63\ \text{кДж}\).
- Внутренняя энергия воды уменьшилась на \(588\ \text{кДж}\), то есть \(\Delta U=-588\ \text{кДж}\).
- \(m=\dfrac{\Delta Q}{c_{\text{меди}}\Delta t}\). По фото рисунок 28 не виден полностью, поэтому точную массу по графику пока назвать нельзя.
1. Нагревание льда
Дано:
\[ m=1{,}5\ \text{кг},\qquad t_1=-30^\circ C,\qquad \Delta t=20^\circ C \]
Лёд нагревают на \(20^\circ C\), значит его конечная температура:
\[ t_2=-30+20=-10^\circ C \]
То есть лёд остаётся льдом, плавления нет. Поэтому используем формулу нагревания:
\[ Q=cm\Delta t \]
Для льда:
\[ c_{\text{льда}}\approx 2100\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ C} \]
Подставляем:
\[ Q=2100\cdot 1{,}5\cdot 20 \]
\[ Q=63\,000\ \text{Дж}=63\ \text{кДж} \]
Ответ: \(63\ \text{кДж}\).
Важно: если бы лёд нагревали до \(20^\circ C\), пришлось бы учитывать плавление льда. Но здесь сказано «на \(20^\circ C\)», поэтому плавления нет.
2. Охлаждение воды
Дано:
\[ m=2\ \text{кг},\qquad t_1=95^\circ C,\qquad t_2=25^\circ C \]
Вода остыла, значит она отдала количество теплоты:
\[ Q_{\text{отд}}=cm(t_1-t_2) \]
Для воды:
\[ c_{\text{воды}}=4200\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ C} \]
\[ Q_{\text{отд}}=4200\cdot 2\cdot(95-25) \]
\[ Q_{\text{отд}}=4200\cdot2\cdot70 \]
\[ Q_{\text{отд}}=588\,000\ \text{Дж}=588\ \text{кДж} \]
Вода отдала \(588\ \text{кДж}\) теплоты, значит её внутренняя энергия уменьшилась на столько же:
\[ \Delta U=-588\ \text{кДж} \]
Ответ: внутренняя энергия уменьшилась на \(588\ \text{кДж}\).
3. Масса медного тела по графику
Общий принцип: при нагревании тела без агрегатных переходов
\[ Q=cm\Delta t \]
где \(\Delta t=t-t_0\) — изменение температуры, \(m\) — масса, \(c\) — удельная теплоёмкость меди. Отсюда:
\[ m=\frac{Q}{c_{\text{меди}}\,\Delta t} \]
Если на графике по оси \(Q\) отложены килоджоули, обязательно переведи их в джоули:
\[ 1\ \text{кДж}=1000\ \text{Дж} \]
Для меди в школьных таблицах обычно берут:
\[ c_{\text{меди}}\approx 400\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ C} \]
В некоторых учебниках дают \(380\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ C}\) — бери значение из своей таблицы.
По графику нужно выбрать две удобные точки на прямой и найти:
\[ \Delta Q=Q_2-Q_1,\qquad \Delta t=t_2-t_1 \]
Потом:
\[ m=\frac{\Delta Q}{c_{\text{меди}}\Delta t} \]
Смысл в том, что график температуры от количества теплоты — прямая, а её наклон как раз зависит от массы: чем больше масса, тем медленнее нагревается тело.
По вашему фото рисунок 28 не виден полностью: не видно осей, масштаба и точек графика. Поэтому числовой ответ здесь вычислять нельзя — это было бы угадыванием.
Пришлите рисунок 28 полностью, и я сразу подставлю значения с графика и найду массу.
