Question

На две горелки одинаковой мощности поставили два сосуда, в которых находится по 1 кг льда и свинца. Начальные температуры веществ равны соответственно 0°С и 327°С. Какое из веществ быстрее превратится в жид­кость?​

Answer 1

Ответ:

Так как $330000>24300$, то $\lambda_{1}>\lambda_{2}$, а значит свинец расплавится быстрее, потому что для него потребуется меньше затрат по количеству теплоты на плавление.

Объяснение:

Дано:

$m_{1}=m_{2}=1$ кг - массы льда и свинца;

$t_{1}=0\º$ C - начальная температура льда;

$t_{2}=327\º$ C - начальная температура свинца;

Необходимо найти, какое вещество быстрее превратится в жидкость, то есть расплавится, а значит нам необходимы табличные значения удельной теплоты плавления для льда $\lambda_{1}$ и свинца $\lambda_{2}$ соответственно.

Удельная теплота плавления $\lambda$ показывает, какое количество теплоты потребуется для плавления 1 кг вещества, то есть доведения его из первоначального состояния до расплавленного. Для каждого вещества своя собственная температура плавления.

Формула количества теплоты при плавлении имеет вид:

$Q=\lambda*m$

Из данной формулы видно, что при одинаковой массе веществ, а у нас даны два сосуда в которых находится ровно по 1 кг льда и свинца, быстрее расплавится то вещество, у которого удельная теплота плавления будет меньше, чтобы на плавление потратить меньшее количество теплоты!

Находим таблицу "удельной теплоты плавления веществ при нормальном атмосферном давлении" и смотрим, для льда удельная теплота $\lambda_{1}$ равна $330$ кДж/кг. Для свинца же удельная теплота плавления равна: $\lambda_{2}=24,3$ кДж/кг.

Так как $330000>24300$, то $\lambda_{1}>\lambda_{2}$, а значит свинец расплавится быстрее, потому что для него потребуется меньше затрат по количеству теплоты на плавление.

Answer 2

Чтобы определить, какое из веществ (льд или свинец) быстрее превратится в жидкость, давайте воспользуемся законом теплообмена. Закон теплообмена гласит, что количество тепла, переданное веществу, равно произведению его массы (m), удельной теплоемкости (c) и изменения температуры (ΔT):

Q = m * c * ΔT

Для льда:

• Масса льда (m_льда) = 1 кг
• Удельная теплоемкость льда (c_льда) = 2.09 Дж/г°C (при 0°C)
• Изменение температуры (ΔT_льда) = 0°C - (-100°C) = 100°C (так как лед при 0°C превращается в лед при -100°C)

Q_льда = 1 кг * (2.09 Дж/г°C) * 100°C = 209 Дж

Для свинца:

• Масса свинца (m_свинец) = 1 кг
• Удельная теплоемкость свинца (c_свинец) = 0.128 Дж/г°C (при 327°C)
• Изменение температуры (ΔT_свинец) = 327°C - 0°C = 327°C

Q_свинца = 1 кг * (0.128 Дж/г°C) * 327°C = 42.016 Дж

Теперь сравним количество тепла, необходимое для того, чтобы каждое из веществ превратилось в жидкость. Как видно из вычислений, для льда потребуется 209 Дж, а для свинца - 42.016 Дж.

Следовательно, свинец быстрее превратится в жидкость, так как ему потребуется меньше энергии для этого, чем льду.