6. Мұздың өзі массасына 20 кг болса, 70 °C температурасына ие. 20 л суға -20 °C температурасына ие. Мұз толықтай

Тема занятия: Тепловой расчет

Объяснение:

Для решения этой задачи нам потребуется использовать закон сохранения энергии.

Первая задача:

У нас есть масса музы 20 кг, начальная температура которого равна 70 °C, и она остывает до температуры -20 °C.

Первым делом, нам нужно выяснить, сколько теплоты было отобрано у музы, чтобы она остыла от 70 °C до -20 °C. Для этого мы используем формулу теплоты:

Q = mcΔθ,

где Q - количество теплоты, m - масса, c - удельная теплоемкость вещества (для музы она равна 4.18 J/(g·°C)), Δθ - изменение температуры.

Расчет:

Q = 20 кг × 4.18 J/(g·°C) × (70 °C - (-20 °C)) = 20 кг × 4.18 J/(g·°C) × 90 °C = 75 240 ДЖ.

Таким образом, количество отобранной теплоты равно 75 240 J.

Далее, нам нужно определить количество теплоты, необходимое для полного плавления музы. По умолчанию, для субстанций калибра Н в ответе, 100 г твёрдого вещества нужно 6 200 ДЖ, тогда теплоемкость вещества равна 6200 ДЖ/100 г.

Расчет:

Температура плавления музы - 0 °C.

Необходимое количество теплоты для полного плавления музы:

Q = mΔH,

где Q - количество теплоты, m - масса, ΔH - энтальпия плавления вещества.

Расчет:

Q = 20 кг × 6200 ДЖ/100 г = 20 000 г × 6200 ДЖ/100 г = 1 240 000 ДЖ.

Таким образом, необходимое количество теплоты для полного плавления музы составляет 1 240 000 ДЖ.

Наша следующая задача:

У нас есть 120 г серебра, которое остывает от 66 °C до 16 °C и выделяет 1,5 кДЖ теплоты.

Сначала мы должны вычислить изменение температуры:

Δθ = конечная температура - начальная температура = 16 °C - 66 °C = -50 °C.

Затем, с помощью формулы для вычисления количества выделяемой теплоты (Q = mcΔθ), найдем количество теплоты:

Q = 120 г × 4.18 J/(g·°C) × (-50 °C) = -250080 ДЖ.

Теплота, выделяемая при охлаждении, отрицательна, поскольку система потеряла теплоту.

Следовательно, количество теплоты, выделенное при охлаждении, составляет -250080 ДЖ.

Таким образом, масса, которую привела в движение данная система при охлаждении, равна 250.08 кг.

Пример:

1. Задача: Если у нас есть 10 кг горячей воды при температуре 90 °C, сколько энергии необходимо добавить, чтобы нагреть ее до 100 °C?
Решение:
Q = mcΔθ
Q = 10 кг × 4.18 J/(g·°C) × (100 °C - 90 °C)
Q = 4180 ДЖ.

Совет:

Для лучшего понимания тепловых расчетов рекомендуется изучить удельную теплоемкость разных веществ и энтальпию плавления, чтобы иметь возможность использовать эти значения в расчетах.

Проверочное упражнение:

1. У нас есть 500 г свинца, который остывает с 150 °C до 50 °C. Найдите количество теплоты, принятое системой в процессе охлаждения. (Удельная теплоемкость свинца 0.128 J/(g·°C)).