Задание №8 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения задачи проанализируем график зависимости температуры вещества от полученного количества теплоты $Q$. По условию, первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии.

1. Анализ графика:
- Первый участок (от $0$ до $1 \cdot 10^5$ Дж) соответствует нагреванию твёрдого вещества до температуры плавления.
- Второй участок — горизонтальный (от $1 \cdot 10^5$ Дж до $4 \cdot 10^5$ Дж). На этом этапе температура вещества не меняется, несмотря на подведение тепла. Это означает, что происходит фазовый переход — плавление вещества.
- Третий участок (свыше $4 \cdot 10^5$ Дж) соответствует нагреванию вещества, уже перешедшего в жидкое состояние.

2. Определение количества теплоты на плавление:
Количество теплоты $Q_{пл}$, затраченное на плавление, равно разности значений теплоты в конце и в начале процесса плавления:
$Q_{пл} = Q_2 - Q_1$
По графику: $Q_1 = 1 \cdot 10^5$ Дж, $Q_2 = 4 \cdot 10^5$ Дж.
$Q_{пл} = 4 \cdot 10^5 - 1 \cdot 10^5 = 3 \cdot 10^5$ Дж.

Дано:
$m = 0,4$ кг
$Q_{пл} = 3 \cdot 10^5$ Дж
$\lambda - ?$

Физический закон и расчет:
Количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического вещества массой $m$, взятого при температуре плавления, вычисляется по формуле:
$Q_{пл} = \lambda \cdot m$,
где $\lambda$ — удельная теплота плавления вещества.

Выразим удельную теплоту плавления:
$\lambda = \frac{Q_{пл}}{m}$

Подставим числовые значения:
$\lambda = \frac{3 \cdot 10^5 \text{ Дж}}{0,4 \text{ кг}} = \frac{300000}{0,4} \text{ Дж/кг} = 750000 \text{ Дж/кг}$

Переведем ответ в кДж/кг (так как в подобных задачах часто требуется такая единица, либо для сопоставления с ответом):
$\lambda = 750 \text{ кДж/кг}$

Ответ: 750 кДж/кг (или 750000 Дж/кг)

Источник: ФИПИ