Номер 3, страница 66 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

3. Изобразите график зависимости температуры латуни массой 2 кг от количества переданной теплоты. Латунь была нагрета и полностью расплавлена. Начальная температура латуни 20 °С. Предварительно произведите все необходимые расчеты.

3. Дано:

масса латуни, m = 2 кг

начальная температура, t₀ = 20 °C

Для расчетов используются справочные физические величины для латуни:

удельная теплоемкость, c ≈ 380 Дж/(кг·°C)

температура плавления, t_пл ≈ 900 °C

удельная теплота плавления, λ ≈ 1.5·10⁵ Дж/кг

Найти:

Построить график зависимости температуры от количества переданной теплоты, t(Q).

Решение:

Весь процесс можно разделить на два этапа: нагревание латуни до температуры плавления и последующее ее плавление при постоянной температуре.

1. Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания латуни от начальной температуры t₀ = 20 °C до температуры плавления t_пл = 900 °C. Это количество теплоты Q₁ находится по формуле:

Q₁ = c · m · (t_пл - t₀)

Подставим значения:

Q₁ = 380 Дж/(кг·°C) · 2 кг · (900 °C - 20 °C) = 760 · 880 Дж = 668 800 Дж = 668.8 кДж.

На этом этапе температура растет линейно от 20 °C до 900 °C.

2. Расчет количества теплоты, необходимого для полного плавления латуни. Процесс плавления происходит при постоянной температуре t_пл. Это количество теплоты Q₂ находится по формуле:

Q₂ = λ · m

Подставим значения:

Q₂ = 1.5·10⁵ Дж/кг · 2 кг = 300 000 Дж = 300 кДж.

На этом этапе температура остается постоянной и равной 900 °C, пока вся латунь не расплавится.

Теперь можно построить график. Ось ординат — температура t в °C, ось абсцисс — количество теплоты Q в кДж.

Ключевые точки графика:

• Начальная точка: (Q=0 кДж, t=20 °C).
• Точка начала плавления: (Q=668.8 кДж, t=900 °C).
• Точка конца плавления: (Q = 668.8 + 300 = 968.8 кДж, t=900 °C).

График состоит из наклонного отрезка, соответствующего нагреванию, и горизонтального отрезка, соответствующего плавлению.

Ответ:

Для нагревания 2 кг латуни от 20 °C до температуры плавления (900 °C) требуется 668.8 кДж теплоты. Для последующего полного плавления при температуре 900 °C необходимо затратить еще 300 кДж теплоты. Общее количество теплоты, переданное латуни для нагрева и полного плавления, составляет 968.8 кДж. График зависимости температуры от количества теплоты представлен выше.