Номер 220, страница 38 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Плавление и отвердевание кристаллических тел. Удельная теплота плавления - номер 220, страница 38.

Условие.

220. По графику (рис. 36) определите количество теплоты, необходимое для нагревания и плавления твёрдого вещества массой 2 кг.

Рис. 36

Решение.

Дано:

$m = 2 \text{ кг}$

Из графика (рис. 36):

Начальная температура твердого вещества: $t_1 = -20 \text{ °C}$

Температура плавления вещества: $t_{пл} = 0 \text{ °C}$

Найти:

$Q_{общ}$ — общее количество теплоты для нагревания и плавления.

Решение:

Процесс, показанный на графике, состоит из двух этапов:

1. Нагревание твердого вещества от начальной температуры $t_1$ до температуры плавления $t_{пл}$.

2. Плавление твердого вещества при постоянной температуре $t_{пл}$.

Общее количество теплоты $Q_{общ}$, необходимое для этих двух процессов, равно сумме теплоты, затраченной на нагревание ($Q_1$), и теплоты, затраченной на плавление ($Q_2$):

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2$

Из графика видно, что температура плавления вещества составляет $0 \text{ °C}$. Это соответствует температуре плавления льда. Следовательно, будем считать, что данное твердое вещество — это лёд.

Для расчётов используем справочные данные для льда:

Удельная теплоёмкость льда: $c = 2100 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$

Удельная теплота плавления льда: $\lambda = 3.3 \cdot 10^5 \frac{Дж}{кг}$

1. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания льда от $-20 \text{ °C}$ до $0 \text{ °C}$ по формуле:

$Q_1 = c \cdot m \cdot (t_{пл} - t_1)$

$Q_1 = 2100 \frac{Дж}{кг \cdot °C} \cdot 2 \text{ кг} \cdot (0 \text{ °C} - (-20 \text{ °C})) = 2100 \cdot 2 \cdot 20 \text{ Дж} = 84000 \text{ Дж}$.

2. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для полного плавления льда при температуре $0 \text{ °C}$ по формуле:

$Q_2 = \lambda \cdot m$

$Q_2 = 3.3 \cdot 10^5 \frac{Дж}{кг} \cdot 2 \text{ кг} = 6.6 \cdot 10^5 \text{ Дж} = 660000 \text{ Дж}$.

3. Найдём общее количество теплоты, сложив полученные значения:

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2 = 84000 \text{ Дж} + 660000 \text{ Дж} = 744000 \text{ Дж}$.

Переведём результат в килоджоули для удобства: $744000 \text{ Дж} = 744 \text{ кДж}$.

Ответ: необходимое количество теплоты составляет $744000 \text{ Дж}$ или $744 \text{ кДж}$.