Задание №8 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения задачи запишем краткое условие и переведём все величины в систему СИ. Температура плавления льда при нормальном атмосферном давлении составляет $0 \text{ °C}$.

Дано:
$m = 2 \text{ кг}$
$t_1 = -10 \text{ °C}$
$t_2 = 0 \text{ °C}$
$c = 2100 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}$ (удельная теплоёмкость льда — табличное значение)
Найти:
$Q - ?$

Математическая модель и вычисления:

1. Процесс, описываемый в задаче, — это нагревание твёрдого тела (льда) без изменения его агрегатного состояния. Количество теплоты, необходимое для нагревания вещества, рассчитывается по формуле:
$Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

2. Проверим размерность полученного выражения:
$[Q] = \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot \text{кг} \cdot \text{°C} = \text{Дж}$

3. Подставим числовые значения из условия задачи в формулу:
$Q = 2100 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)} \cdot 2 \text{ кг} \cdot (0 \text{ °C} - (-10 \text{ °C}))$
$Q = 2100 \cdot 2 \cdot 10 = 42000 \text{ Дж}$

4. Переведём полученный результат в килоджоули (кДж), учитывая, что $1 \text{ кДж} = 1000 \text{ Дж}$:
$Q = \frac{42000}{1000} \text{ кДж} = 42 \text{ кДж}$

Ответ: 42 кДж

Источник: ФИПИ