1. Какую энергию нужно затратить, чтобы расплавить кусок льда массой 5 кг, взятый при температуре -10 °C?
Реши задание на изображении
Сверь числа и знаки с фото.
Какую энергию нужно затратить, чтобы расплавить кусок льда массой 5 кг, взятый при температуре -10 °C?
Какую энергию нужно затратить, чтобы расплавить кусок меди массой 2 кг, взятый при температуре 25 °C?
Сравни график в задании с графиком в учебнике стр 57 Рис. 31. График зависимости температуры льда от времени нагревания
[Рисунок: график в координатах t,°C — t, мин. По вертикали отмечены 55, 1085, 1200; по горизонтали 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26. Ломаная A–B–C–D–E–F–K: A при 0 мин и 55 °C; B при 4 мин и 1085 °C; C при 8 мин и 1085 °C; D при 12 мин и 1200 °C; E при 16 мин и 1085 °C; F при 20 мин и 1085 °C; K при 24 мин и 55 °C. Участки B–C и E–F горизонтальны.]
Используя сравнения графиков и информацию на графике в учебнике, ответь на аналогичные вопросы по данному графику
Какова температура плавления вещества?
На каком участке изображен процесс кристаллизации вещества?
В каком состоянии находилось вещество на участке CD?
Сколько времени длился процесс плавления вещества?
В каком состоянии находилось вещество в точке K?
Какой участок соответствует процессу нагревания вещества в жидком состоянии?
В каком состоянии находится вещество в точке C?
Сколько времени длился процесс охлаждения вещества в жидком состоянии?
Какова температура вещества в последний момент наблюдения?
На каких участках вещество находится только в твердом состоянии?
Кратко
\(Q \approx 1{,}755\ \text{МДж}\) — примерно \(1{,}8\ \text{МДж}\).
\(Q \approx 1{,}268\ \text{МДж}\) — примерно \(1{,}3\ \text{МДж}\).
Ответы по графику:
| № | Ответ |
|---|---|
| 1 | \(1085\ ^\circ\text{C}\) |
| 2 | \(EF\) |
| 3 | жидкое |
| 4 | 4 мин |
| 5 | твёрдое |
| 6 | \(CD\) |
| 7 | жидкое |
| 8 | 4 мин |
| 9 | \(55\ ^\circ\text{C}\) |
| 10 | \(AB\) и \(FK\) |
Как получились числа
- Лёд сначала нужно нагреть от \(-10\ ^\circ\text{C}\) до \(0\ ^\circ\text{C}\), а затем расплавить. Я взял табличные значения: \[ c_{\text{льда}}=2100\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}},\qquad \lambda_{\text{льда}}=3{,}3\cdot10^5\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}. \]
Нагревание: \[ Q_1=cm(0-(-10))=2100\cdot5\cdot10=105\,000\ \text{Дж}. \]
Плавление: \[ Q_2=\lambda m=3{,}3\cdot10^5\cdot5=1\,650\,000\ \text{Дж}. \]
Всего: \[ Q=105\,000+1\,650\,000=1\,755\,000\ \text{Дж}=1{,}755\ \text{МДж}. \]
Если в таблице вашего учебника \(\lambda_{\text{льда}}=3{,}4\cdot10^5\ \text{Дж/кг}\), получится \(1{,}805\ \text{МДж}\).
- Медь плавится при \(1085\ ^\circ\text{C}\). Сначала её нагревают от \(25\ ^\circ\text{C}\) до \(1085\ ^\circ\text{C}\), затем плавят: \[ c_{\text{меди}}=400\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}},\qquad \lambda_{\text{меди}}=2{,}1\cdot10^5\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}. \]
\[ Q_1=400\cdot2\cdot(1085-25)=848\,000\ \text{Дж}, \] \[ Q_2=2{,}1\cdot10^5\cdot2=420\,000\ \text{Дж}, \] \[ Q=848\,000+420\,000=1\,268\,000\ \text{Дж}=1{,}268\ \text{МДж}. \]
- На графике:
- \(AB\) — нагревание твёрдого вещества;
- \(BC\) — плавление;
- \(CD\) — нагревание жидкости;
- \(DE\) — охлаждение жидкости;
- \(EF\) — кристаллизация;
- \(FK\) — охлаждение твёрдого вещества.
Горизонтальные участки \(BC\) и \(EF\) означают фазовые переходы при постоянной температуре. Поэтому температура плавления \(1085\ ^\circ\text{C}\), плавление длится \(8-4=4\) мин, а охлаждение жидкости — \(16-12=4\) мин.
В точке \(C\) плавление уже закончилось, значит, вещество жидкое. В точке \(K\) вещество уже закристаллизовалось и остыло до \(55\ ^\circ\text{C}\), поэтому оно твёрдое.
Проверка: суммы теплоты сходятся: \(105\ \text{кДж}+1{,}65\ \text{МДж}=1{,}755\ \text{МДж}\), \(848\ \text{кДж}+420\ \text{кДж}=1{,}268\ \text{МДж}\).
