Question

Срочно Физика С подробным решением В углубление, сделанное во льду, вливают свинец, взятый при температуре плавления. Сколько было влито свинца, если он остыл до температуры О °С и при этом растопил лед массой 270 г? Начальная температура льда 0 °С, свинца 400 °С

Answer 1

Ответ:

t1= 327°C,t2= 0°С m1=270 г=0,27 кг, t3=-5 °С.

m2-?  

Cвинец отдает тепло при кристаллизации

Q1=λ2m2

и при остывании от t1 до  t2

Q2=c2m2(t1-t2).

Получает тепло лед для нагревания от t3  до t2

Q3=c1m1(t2-t3)

и плавления

Q4=λ1m1.

Уравнение теплового баланса имеет вид

Q1+Q2=Q3+Q4,

λ2m2+c2m2(t1-t2)= c1m1(t2-t3)+λ1m1,

m2(λ2+c2(t1-t2))= m1(c1(t2-t3)+λ1),

m2=m1(c1(t2-t3)+λ1)/(λ2+c2(t1-t2)),

m2=0,27*(2100*5+330000)/(25000+130*327)= 0,27*340500/67510 = 1,4 кг.

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения теплоты (термодинамический принцип), который гласит, что тепло, полученное или отданное системой, равно изменению её внутренней энергии плюс совершенная над ней работа. В данном случае системой является комбинация свинца и льда.

Давайте разделим процесс на несколько этапов:

1. Первоначальное нагревание свинца до температуры плавления (400 °C → 0 °C).
2. Плавление льда при 0 °C.
3. Нагревание свинца и воды от 0 °C до конечной температуры (0 °C → 0 °C).

Для начала, найдем количество тепла, необходимого для каждого этапа:

1. Нагревание свинца до температуры плавления: Тепло Q1,1 = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры Так как начальная температура свинца 400 °C, а конечная 0 °C, то изменение температуры равно 400 °C. Удельная теплоемкость свинца составляет около 130 J/(g°C).

Q1,1 = масса_свинца × удельная_теплоемкость_свинца × изменение_температуры Q1,1 = масса_свинца × 130 J/(g°C) × 400 °C

2. Плавление льда: Для плавления 1 г льда требуется около 334 J тепла.

Q2 = масса_льда × теплота_плавления_льда Q2 = 270 g × 334 J/g

3. Нагревание свинца и воды до конечной температуры: Так как начальная и конечная температуры обоих веществ одинаковы (0 °C), изменение температуры равно нулю. Поэтому этот этап не требует тепла.

Итак, общее количество тепла, введенного в систему: Q_общ = Q1,1 + Q2

Теперь мы можем найти массу свинца, используя закон сохранения теплоты:

Q_общ = масса_свинца × удельная_теплоемкость_свинца × изменение_температуры_свинца Q_общ = масса_свинца × 130 J/(g°C) × 400 °C

Мы знаем, что Q_общ = Q1,1 + Q2, поэтому:

масса_свинца × 130 J/(g°C) × 400 °C = масса_свинца × удельная_теплоемкость_свинца × изменение_температуры_свинца + 270 g × 334 J/g

Теперь можно решить это уравнение относительно массы свинца:

масса_свинца × 130 × 400 = масса_свинца × 130 × изменение_температуры_свинца + 270 × 334

Решая уравнение, найдем массу свинца:

масса_свинца × 52000 = масса_свинца × 130 × изменение_температуры_свинца + 90280

масса_свинца × 52000 - масса_свинца × 130 × изменение_температуры_свинца = 90280

масса_свинца × (52000 - 130 × изменение_температуры_свинца) = 90280

масса_свинца = 90280 / (52000 - 130 × изменение_температуры_свинца)

Изменение температуры свинца можно найти, вычитая начальную температуру из конечной: изменение_температуры_свинца = 0 °C - 0 °C = 0 °C.

Теперь можем подставить это значение в формулу:

масса_свинца = 90280 / (52000 - 130 × 0)

масса_свинца = 90280 / 52000

масса_свинца ≈ 1.736 г

Итак, было влито около 1.736 г свинца.