Question

Валера проводил опыты со льдом и водой, нагревая их на электроплитке в закрытой алюминиевой кружке. Оказалось, что для плавления 0,2 кг льда, находившегося при 0°С,требуется 250 секунд, а для нагревания такой же массы воды на 20 °С необходимо 60 секунд.Валера предположил, что мощность плитки постоянна, и что всё количество теплоты,поступающее от плитки, идёт на плавление льда (или нагревание воды). Зная, что удельнаятеплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг:°С), помогите Валере определить по полученнымэкспериментальным данным удельную теплоту плавления льда.Ответ:Дж/кг.​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Дано:

m = 0,2 кг

t₁ = 0⁰C

τ₁ = 250 с

Δt = 20°C

τ₂ = 60 с

N - const

с = 4200 Дж/(кг·°С)

_________________

λ - ?

1)

Нагреваем воду:

Q₂ = c·m·Δt = 4200·0,2·20 = 16 800 Дж

Мощность плитки:

N = Q₂ / τ₂ = 16 800 / 60 ≈ 280 Вт                      (1)

2)

Плавим лед:

Q₁ = λ·m

Мощность:

N = Q₁ / τ₁ = λ·m / τ₁ = λ·0,2 / 250 = 0,0008·λ    (2)

3)

Приравняем (2) и (1):

0,0008·λ = 280

Удельная теплота плавления льда, полученная опытным путем:

λ = 280 / 0,0008 = 350 кДж/кг.

Теперь сверимся с таблицей (см. Приложение)

Вывод: Валера провел опыт достаточно точно (погрешность 6%)

Answer 2

Для решения этой задачи нужно использовать закон сохранения энергии. Общая энергия, поступающая от электроплитки, распределяется между плавлением льда и нагреванием воды.

Пусть Q1 - количество теплоты, необходимое для плавления 0,2 кг льда, а Q2 - количество теплоты, необходимое для нагревания 0,2 кг воды на 20 °С.

Удельная теплоёмкость воды (c) равна 4200 Дж/(кг·°С).

Теплота, необходимая для плавления льда, выражается следующим образом: Q1 = m·L, где m - масса льда, а L - удельная теплота плавления льда.

Теплота, необходимая для нагревания воды, выражается следующим образом: Q2 = m·c·ΔT, где ΔT - изменение температуры воды.

Мы знаем, что Q1 равно Q2, так как всё количество теплоты, поступающее от плитки, идёт на плавление льда или нагревание воды.

Таким образом, уравнение будет выглядеть следующим образом: m·L = m·c·ΔT

Сокращая массу m с обеих сторон, получаем: L = c·ΔT

Подставим известные значения: L = 4200 Дж/(кг·°С)·20 °С

Выполняя расчёты, получим: L = 84000 Дж/кг

Ответ: Удельная теплота плавления льда равна 84000 Дж/кг.