Question

Залізна заготовка, охолоджуючись від температури 800 градусів до 0 градусів, розтопила під масою 3 кг, взятий при 0 градусів. Яка маса заготовки, якщо вся енергія, виділена нею, пішла на плавлення льоду? Питома теплоємність заліза 460 Дж/кг*градус, питома теплота плавлення льоду 330 кДж/кг. Зобразіть графік.

Answer 1

Дано: m льда=3 кг; λ=330 кДж/кг; с железа=460 Дж/кг*гр.С; t1=800 гр.С; 
m железа - ?
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Q1=c*m ж*(t1-t плавл.)
Q2=λ*m льда; Q1=Q2
c*m жел*(t1-t пл)=λ*m льда
m жел=λ*m льда/с*(800-0)
m жел=330 000*3/(460*800)=2,7 кг - это ответ.

Answer 2

Для вирішення цієї задачі, використаємо закон збереження енергії. Загальна енергія, яка відділяється від залізної заготовки при охолодженні до 0 градусів, буде рівна енергії, необхідній для плавлення льоду.

Енергія, виділена при охолодженні залізної заготовки, може бути визначена за формулою:

Q_1 = m_1 * c_1 * ΔT_1,

де Q_1 - енергія, виділена заготовкою, m_1 - маса заготовки, c_1 - питома теплоємність заліза, ΔT_1 - зміна температури заготовки (800 градусів - 0 градусів).

Енергія, необхідна для плавлення льоду, визначається за формулою:

Q_2 = m_2 * L,

де Q_2 - енергія, необхідна для плавлення льоду, m_2 - маса льоду, L - питома теплота плавлення льоду.

Закон збереження енергії стверджує, що Q_1 = Q_2. Отже:

m_1 * c_1 * ΔT_1 = m_2 * L.

Ми знаємо, що маса льоду (m_2) дорівнює 3 кг, питому теплоту плавлення льоду (L) дорівнює 330 кДж/кг, питому теплоємність заліза (c_1) дорівнює 460 Дж/кг*градус, а зміна температури заготовки (ΔT_1) дорівнює 800 градусів.

Ми можемо використати ці значення для визначення маси заготовки (m_1):

m_1 = (m_2 * L) / (c_1 * ΔT_1).

Підставляючи значення, отримаємо:

m_1 = (3 кг * 330 кДж/кг) / (460 Дж/кг*градус * 800 градусів).

Розрахуємо це:

m_1 = 0.011 кг.

Таким чином, маса заліз