Номер 225, страница 38 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Плавление и отвердевание кристаллических тел. Удельная теплота плавления - номер 225, страница 38.

Условие.

225. Определите по графику (рис. 37), какое количество теплоты необходимо для нагревания и плавления твёрдого вещества массой 5 кг.

Рис. 37

Решение.

Дано:

$m = 5 \, кг$
Из графика (рис. 37) определяем параметры процесса:
Начальная температура твердого вещества $t_{1} = -10 \, °С$.
Температура плавления вещества $t_{пл} = 0 \, °С$.
Поскольку температура плавления вещества равна 0 °С, можно сделать вывод, что это лёд. Для решения задачи будем использовать справочные значения физических величин для льда:
Удельная теплоемкость льда $c = 2100 \, \frac{Дж}{кг \cdot °С}$.
Удельная теплота плавления льда $λ = 3,3 \cdot 10^5 \, \frac{Дж}{кг}$.

Найти:

$Q_{общ}$

Решение:

Общее количество теплоты $Q_{общ}$, необходимое для нагревания и плавления твёрдого вещества, складывается из двух величин:

1. Количества теплоты $Q_1$, необходимого для нагревания вещества от начальной температуры $t_1$ до температуры плавления $t_{пл}$.

2. Количества теплоты $Q_2$, необходимого для полного плавления вещества при температуре плавления.

Таким образом, общая формула имеет вид:

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2$

Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания льда. Оно вычисляется по формуле:

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

Подставляем известные значения:

$Q_1 = 2100 \, \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot 5 \, кг \cdot (0 \, °С - (-10 \, °С)) = 2100 \cdot 5 \cdot 10 \, Дж = 105000 \, Дж$.

Далее рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления льда. Оно вычисляется по формуле:

$Q_2 = λ \cdot m$

Подставляем известные значения:

$Q_2 = 3,3 \cdot 10^5 \, \frac{Дж}{кг} \cdot 5 \, кг = 16,5 \cdot 10^5 \, Дж = 1650000 \, Дж$.

Теперь найдем общее количество теплоты, просуммировав полученные значения:

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2 = 105000 \, Дж + 1650000 \, Дж = 1755000 \, Дж$.

Для удобства можно выразить полученный результат в мегаджоулях (МДж):

$1755000 \, Дж = 1,755 \, МДж$.

Ответ: для нагревания и плавления твёрдого вещества необходимо $1755000 \, Дж$ ($1,755 \, МДж$) теплоты.