Реши номер 166 правильно с дано и тд объясни как делать

Question

Расшифровка фото нейросетью:
158. Начертите примерные графики зависимости температуры вещества от времени для следующих процессов:
а) лед (при $t_1=-15\ ^\circ\text{C}$) → вода (при $t_2=0\ ^\circ\text{C}$);
б) вода (при $t_1=0\ ^\circ\text{C}$) → лед (при $t_2=-5\ ^\circ\text{C}$);
в) вода (при $t_1=0\ ^\circ\text{C}$) → вода (при $t_2=100\ ^\circ\text{C}$);
г) лед (при $t_1=-10\ ^\circ\text{C}$) → вода (при $t_2=80\ ^\circ\text{C}$).
Для простоты все участки на графиках можно изображать в виде прямолинейных отрезков.

159. Рассчитайте количество теплоты, которое выделяется или поглощается в процессах, перечисленных в задаче 158. Масса тела во всех случаях равна 5 кг.

Answer

Кратко

В задаче 166 надо посчитать теплоту для четырёх процессов из задачи 158 при $m=5$ кг:

а) лёд $-15\,^\circ\text{C}$ → вода $0\,^\circ\text{C}$: $Q\approx1{,}86$ МДж, поглощается;

б) вода $0\,^\circ\text{C}$ → лёд $-5\,^\circ\text{C}$: $Q\approx1{,}75$ МДж, выделяется;

в) вода $0\,^\circ\text{C}$ → вода $100\,^\circ\text{C}$: $Q=2{,}1$ МДж, поглощается;

г) лёд $-10\,^\circ\text{C}$ → вода $80\,^\circ\text{C}$: $Q\approx3{,}49$ МДж, поглощается.

Дано

$$
m=5\ \text{кг}
$$

Процессы из задачи 158:

$$
\text{а) лёд } (-15\,^\circ\text{C}) \to \text{вода } (0\,^\circ\text{C});
$$

$$
\text{б) вода } (0\,^\circ\text{C}) \to \text{лёд } (-5\,^\circ\text{C});
$$

$$
\text{в) вода } (0\,^\circ\text{C}) \to \text{вода } (100\,^\circ\text{C});
$$

$$
\text{г) лёд } (-10\,^\circ\text{C}) \to \text{вода } (80\,^\circ\text{C}).
$$

Табличные величины:

$$
c_{\text{л}}=2100\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}},\qquad
\lambda=3{,}4\cdot10^5\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}},\qquad
c_{\text{в}}=4200\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}}.
$$

Найти: $Q$ в каждом процессе.

Решение

а) Лёд при $-15\,^\circ\text{C}$ → вода при $0\,^\circ\text{C}$

Сначала лёд нагревается до $0\,^\circ\text{C}$, затем плавится:

$$
Q_1=c_{\text{л}}m\Delta t=2100\cdot5\cdot15=157\,500\ \text{Дж},
$$

$$
Q_2=\lambda m=3{,}4\cdot10^5\cdot5=1\,700\,000\ \text{Дж}.
$$

$$
Q=Q_1+Q_2=157\,500+1\,700\,000=1\,857\,500\ \text{Дж}\approx1{,}86\ \text{МДж}.
$$

Теплота поглощается.

б) Вода при $0\,^\circ\text{C}$ → лёд при $-5\,^\circ\text{C}$

Сначала вода кристаллизуется при $0\,^\circ\text{C}$, затем лёд охлаждается:

$$
Q_1=\lambda m=1\,700\,000\ \text{Дж},
$$

$$
Q_2=c_{\text{л}}m\Delta t=2100\cdot5\cdot5=52\,500\ \text{Дж}.
$$

$$
Q=Q_1+Q_2=1\,700\,000+52\,500=1\,752\,500\ \text{Дж}\approx1{,}75\ \text{МДж}.
$$

Теплота выделяется.

в) Вода при $0\,^\circ\text{C}$ → вода при $100\,^\circ\text{C}$

Вода только нагревается, агрегатное состояние не меняется:

$$
Q=c_{\text{в}}m\Delta t=4200\cdot5\cdot100=2\,100\,000\ \text{Дж}=2{,}1\ \text{МДж}.
$$

Теплота поглощается.

г) Лёд при $-10\,^\circ\text{C}$ → вода при $80\,^\circ\text{C}$

Здесь три участка: нагрев льда, плавление, нагрев воды.

$$
Q_1=c_{\text{л}}m\Delta t=2100\cdot5\cdot10=105\,000\ \text{Дж};
$$

$$
Q_2=\lambda m=1\,700\,000\ \text{Дж};
$$

$$
Q_3=c_{\text{в}}m\Delta t=4200\cdot5\cdot80=1\,680\,000\ \text{Дж}.
$$

$$
Q=Q_1+Q_2+Q_3=105\,000+1\,700\,000+1\,680\,000=
$$

$$
=3\,485\,000\ \text{Дж}\approx3{,}49\ \text{МДж}.
$$

Теплота поглощается.

Как делать похожие задания

1. По записи процесса определи, какие участки в нём есть:

нагревание или охлаждение: $Q=cm\Delta t$;

плавление или кристаллизация: $Q=\lambda m$;

кипение или конденсация: $Q=Lm$.

2. Для каждого участка подставь свою теплоёмкость: у льда $2100$, у воды $4200$ $\frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}}$.

3. Сложи теплоты участков.

4. Отдельно укажи направление: при нагревании, плавлении и кипении теплота поглощается, при охлаждении, кристаллизации и конденсации — выделяется.

Проверка: в пункте «а» при плавлении температура не меняется, поэтому для плавления берём $\lambda m$, а не $cm\Delta t$. В пункте «г» после плавления вода ещё нагревается — этот участок тоже учтён.

Если в твоей таблице $\lambda=3{,}3\cdot10^5\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$, ответы немного изменятся: а) $1{,}81$ МДж; б) $1{,}70$ МДж; в) $2{,}1$ МДж; г) $3{,}44$ МДж.