5. На сколько возрастёт внутренняя энергия куска олова массой 200 г, взятого при температуре 232 °С, если его полностью расплавить?
Реши задание на изображении
Сверь числа и знаки с фото.
- На сколько возрастёт внутренняя энергия куска олова массой 200 г, взятого при температуре 232 °С, если его полностью расплавить?
- При ювелирных работах необходимо плавить серебро. Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при охлаждении и кристаллизации предварительно расплавленного серебра, взятого при температуре 1000 °С. Масса серебра 100 г. [Рисунок: график зависимости Q, кДж от m, кг. По вертикальной оси отметки 0, 100, 200, 300, 400; по горизонтальной — 0, 1, 2, 3, 4. Из начала координат выходят две прямые, обозначенные 1 и 2. Подпись: Рис. 33.] 7*. Определите количество теплоты, которое потребуется для обращения в воду льда массой 3 кг, взятого при 0 °С. Проведите расчёты для случаев: а) потерями энергии пренебречь; б) потери энергии составляют 20%. Почему результаты различаются? 8*. Используя графики, приведённые на рисунке 33, определите, у какого вещества удельная теплота плавления больше и во сколько раз. ЗАДАНИЕ 10
- Придумайте несколько задач, используя данные таблиц 3 и 4. Обменяйтесь с товарищем условиями задач и решите их.
- Возьмите кусочек олова и расплющите его молотком до толщины бумаги. Проткните полученную пластинку спицей и поместите в пламя свечи. Расплавьте пластинку. Опыты проводите в присутствии взрослых. Возможно ли в пламени свечи (температура 600—1300 °С) расплавить свинец; железо?
На фото несколько номеров. Ниже — решения расчётных задач № 5–8 и короткий ответ на вопрос из задания 10 № 2.
Кратко:
- № 5: \(\Delta U \approx 11{,}8\) кДж \(\approx 12\) кДж;
- № 6: \(Q \approx 9{,}65\) кДж \(\approx 9{,}7\) кДж;
- № 7: а) \(1{,}02\) МДж; б) \(1{,}275\) МДж \(\approx 1{,}3\) МДж;
- № 8: у вещества 1 — в 3 раза больше.
Главное правило.
При нагревании или охлаждении \(Q=cm\Delta t\).
При плавлении или кристаллизации \(Q=\lambda m\).
При потерях полезная энергия — только часть затраченной.
5. Плавление олова
Олово уже находится при температуре плавления \(232^\circ\text{C}\), нагревать его не нужно: \[ Q=\lambda m=5{,}9\cdot10^4\cdot0{,}2=1{,}18\cdot10^4\ \text{Дж}=11{,}8\ \text{кДж}. \] Значит, внутренняя энергия возрастает примерно на \(11{,}8\) кДж, то есть почти на \(12\) кДж.
6. Охлаждение и кристаллизация серебра
Температура плавления серебра \(962^\circ\text{C}\). Сначала жидкое серебро остывает на \(1000-962=38^\circ\text{C}\), затем кристаллизуется: \[ Q_1=cm\Delta t=250\cdot0{,}1\cdot38=950\ \text{Дж}, \] \[ Q_2=\lambda m=8{,}7\cdot10^4\cdot0{,}1=8700\ \text{Дж}. \] Всего: \[ Q=Q_1+Q_2=950+8700=9650\ \text{Дж}\approx9{,}7\ \text{кДж}. \]
7. Плавление льда
Лёд уже при \(0^\circ\text{C}\), поэтому нужно только расплавить его: \[ Q_{\text{пол}}=3{,}4\cdot10^5\cdot3=1{,}02\cdot10^6\ \text{Дж}=1{,}02\ \text{МДж}. \]
а) Без потерь: \[ Q=1{,}02\ \text{МДж}. \]
б) Если 20% затраченной энергии теряется, то полезно используется 80%, то есть \(0{,}8\): \[ Q_{\text{затр}}=\frac{1{,}02}{0{,}8}=1{,}275\ \text{МДж}\approx1{,}3\ \text{МДж}. \] Результаты различаются потому, что во втором случае часть теплоты уходит в окружающую среду, и её нужно затратить больше.
8. Сравнение по графику
Удельная теплота плавления — это отношение \[ \lambda=\frac{Q}{m}, \] то есть наклон графика \(Q(m)\).
По графику удобно взять \(Q=300\) кДж:
- веществу 1 соответствует \(m\approx1\) кг;
- веществу 2 — \(m\approx3\) кг.
Тогда: \[ \lambda_1=\frac{300}{1}=300\ \text{кДж/кг},\qquad \lambda_2=\frac{300}{3}=100\ \text{кДж/кг}, \] \[ \frac{\lambda_1}{\lambda_2}=3. \] Ответ: у вещества 1 удельная теплота плавления больше в 3 раза.
Задание 10, № 2
Температура пламени свечи \(600—1300^\circ\text{C}\).
Свинец плавится при \(327^\circ\text{C}\) — его расплавить можно.
Железо плавится при \(1539^\circ\text{C}\) — в пламени свечи его расплавить нельзя.
Проверка: в № 6 кристаллизация даёт основную часть теплоты, это логично; в № 7 при потерях затраченная энергия больше полезной; в № 8 более крутая линия означает большую \(\lambda\).
