Какова будет конечная температура вещества, если исходное вещество - лед с массой 1 кг и температурой -10 градусов

Тема вопроса: Расчет конечной температуры при изменении агрегатного состояния вещества

Пояснение: Для решения данной задачи необходимо учесть два этапа процесса: первый - нагревание льда до температуры плавления, и второй - плавление льда и нагревание получившейся воды.

1. Нагревание льда: В этом этапе нам известны масса льда (1 кг), начальная температура (-10 °C) и переданная теплота (30 кДж). Чтобы найти количество теплоты, необходимое для этого этапа, можно использовать формулу: Q = mcΔT, где Q - количество теплоты, m - масса льда, c - теплоемкость льда, ΔT - изменение температуры. Подставляя заданные значения в эту формулу, получим: Q1 = 1 * 2100 * (0 - (-10)) = 21 кДж.

2. Плавление льда и нагревание воды: При плавлении льда происходит изменение агрегатного состояния без изменения температуры. Теплота плавления льда равна 330000 Дж/кг. Поэтому количество теплоты, необходимое для плавления 1 кг льда, будет равно: Q2 = 330 кДж.

Для нагревания получившейся воды используется формула Q = mcΔT, где Q - количество теплоты, m - масса воды, c - теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры. В данной задаче у нас есть 30 кДж - Q1 и Q2, их надо вычесть из общего количества теплоты (30 - 21 - 330 = -321 кДж), чтобы найти количество теплоты, которое было передано воде.

После этого, мы можем использовать формулу для нахождения изменения температуры в процессе нагревания воды: ΔT = Q / (m * c). Подставляя известные значения, получим ΔT = -321 / (1 * 4200) ≈ -0,0762 °C.

Таким образом, итоговая конечная температура воды составит примерно -10,08 °C.

Например: Посчитайте, какая будет конечная температура вещества, если кусок железа массой 0,5 кг с начальной температурой 20 градусов Цельсия получил теплоту в размере 1000 Дж? Учитывая, что теплоемкость железа равна 450 Дж/кг⋅градус и его плавление не происходит.

Совет: При решении подобных задач важно следить за единицами измерения и правильно применять соответствующие формулы. Обратите внимание на знаки перед значениями теплоты: положительный для нагревания и отрицательный для охлаждения.

Дополнительное упражнение: Какова будет конечная температура вещества, если исходное вещество - свинцовый блок массой 2 кг и температурой 100 градусов Цельсия, и ему передана теплота в размере 50 кДж? Учитывая, что теплоемкость свинца равна 130 Дж/кг⋅градус и его температура плавления 327 градусов Цельсия.