Сколько тепла требуется для таяния 10 кг олова, которое находится при температуре 132 градуса? Постройте график

Тема вопроса: Теплообмен и изменение температуры вещества

Объяснение: Чтобы определить количество тепла, необходимого для таяния олова, мы должны использовать формулу теплообмена:
\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T\],
где \(Q\) - тепло, \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.

В данном случае, масса олова равна 10 кг, а температура изменяется от температуры плавления олова (при 232 градусах) до начальной температуры (132 градуса). Так как олово находится в твёрдом состоянии при начальной температуре, нам нужно определить количество тепла для нагрева олова до температуры плавления, а затем количество тепла для его плавления. Мы можем использовать две формулы для решения этой задачи.

Первым шагом наши расчеты будут направлены на удельную теплоемкость олова. Вещества имеют разные удельные теплоемкости, поэтому нам необходимо знать удельную теплоемкость олова. Однако, олово является довольно распространенным материалом и удельная теплоемкость олова составляет примерно 0,23 Дж/(град * грамм). Это значение позволяет нам продолжить расчеты.

Возьмем первую часть задачи - нагрев олова до температуры плавления. Для этого мы можем использовать формулу теплообмена. Подставим известные значения в уравнение:
\[Q_{1} = m \cdot c \cdot \Delta T_{1}\],
где \(Q_{1}\) - количество тепла для нагрева олова, \(m\) - масса олова, \(c\) - удельная теплоемкость олова, \(\Delta T_{1}\) - изменение температуры для нагрева от начальной температуры(T1) до температуры плавления. Подставляя значения в формулу, получаем:
\[Q_{1} = 10 \, \text{кг} \cdot 0.23 \, \text{Дж(град * г)}^{-1} \cdot (232 - 132) \, \text{градуса} = 2300 \, \text{Дж}\].
Таким образом, количество тепла, необходимого для нагрева олова до температуры плавления, составляет 2300 Дж.

Теперь перейдем к таянию самого олова. Для этого мы также можем использовать формулу теплообмена:
\[Q_{2} = m \cdot L_f\],
где \(Q_{2}\) - количество тепла для таяния олова, \(m\) - масса олова, \(L_f\) - удельная теплота плавления олова. Удельная теплота плавления олова составляет примерно 50 Дж/г, что позволяет нам продолжить расчеты. Подставим значения в формулу:
\[Q_{2} = 10 \, \text{кг} \cdot 50 \, \text{Дж/г} = 500 \, \text{кДж} = 500,000 \, \text{Дж}\].
Таким образом, количество тепла, необходимого для таяния олова, составляет 500,000 Дж.

Итак, общее количество тепла, необходимого для таяния 10 кг олова при температуре 132 градуса, равно сумме \(Q_{1}\) и \(Q_{2}\):
\[Q_{\text{общ}} = Q_{1} + Q_{2} = 2300 \, \text{Дж} + 500,000 \, \text{Дж} = 502,300 \, \text{Дж}\].
Таким образом, необходимо 502,300 джоулей тепла для таяния 10 кг олова при температуре 132 градуса.

Совет: Для лучшего понимания теплообмена и изменения температуры вещества, рекомендуется изучить такие понятия, как удельная теплоемкость и удельная теплота плавления. Попробуйте проводить эксперименты или наблюдать примеры теплообмена в повседневной жизни, например, наблюдая, как лед тает при нагревании на солнце или с помощью нагревательных приборов.

Закрепляющее упражнение: Подставьте известные значения в формулу теплообмена и определите количество тепла, необходимого для таяния 5 кг свинца при начальной температуре 100 градусов.