Номер 16, страница 55, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 3. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 21. Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления - номер 16, страница 55.

Условие.

16. Слиток серебра массой 10 г расплавили при нормальном атмосферном давлении. Какое количество теплоты выделится при кристаллизации этого серебра и последующем его охлаждении до 20 °C?

Ответ: ________.

Решение.

Дано:

Масса слитка серебра, $m = 10 \text{ г}$
Конечная температура, $t_{2} = 20 \text{ °C}$

$m = 10 \text{ г} = 0.01 \text{ кг}$

Для решения задачи потребуются справочные данные для серебра:
Температура плавления (кристаллизации), $t_{1} = 962 \text{ °C}$
Удельная теплота плавления (кристаллизации), $\lambda = 1.05 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$
Удельная теплоемкость в твердом состоянии, $c = 250 \ \mathrm{Дж/(кг\cdot °C)}$

Найти:

Общее количество выделившейся теплоты, $\text{Q}$

Решение:

Процесс, описанный в задаче, состоит из двух этапов, на каждом из которых выделяется теплота. Общее количество выделившейся теплоты $\text{Q}$ будет равно сумме количеств теплоты, выделившихся на каждом этапе: $Q = Q_1 + Q_2$.

1. Кристаллизация серебра. Слиток был расплавлен, следовательно, он находится в жидком состоянии при температуре плавления. При кристаллизации жидкое серебро переходит в твердое состояние при постоянной температуре $t_1$. Количество теплоты $Q_1$, которое при этом выделяется, рассчитывается по формуле:

$Q_1 = \lambda \cdot m$

2. Охлаждение твердого серебра. После полной кристаллизации твердое серебро охлаждается от температуры кристаллизации $t_1$ до конечной температуры $t_2$. Количество теплоты $Q_2$, которое при этом выделяется, рассчитывается по формуле:

$Q_2 = c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

Теперь подставим числовые значения в формулы и выполним вычисления.

Количество теплоты, выделившееся при кристаллизации:

$Q_1 = 1.05 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг} \cdot 0.01 \text{ кг} = 1050 \text{ Дж}$

Количество теплоты, выделившееся при охлаждении:

$Q_2 = 250 \ \mathrm{Дж/(кг\cdot °C)} \cdot 0.01 \text{ кг} \cdot (962 \text{ °C} - 20 \text{ °C}) = 2.5 \text{ Дж/°C} \cdot 942 \text{ °C} = 2355 \text{ Дж}$

Общее количество выделившейся теплоты:

$Q = Q_1 + Q_2 = 1050 \text{ Дж} + 2355 \text{ Дж} = 3405 \text{ Дж}$

Ответ: при кристаллизации серебра и его последующем охлаждении выделится 3405 Дж теплоты.