Задание №8 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

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

1. Анализ участков графика:
- Первый участок (от $Q = 0$ до $Q = 1 \cdot 10^{5}$ Дж): температура вещества растёт. Это соответствует процессу нагревания твёрдого тела до температуры плавления.
- Второй участок (горизонтальный, от $Q = 1 \cdot 10^{5}$ Дж до $Q = 4 \cdot 10^{5}$ Дж): температура вещества остаётся постоянной, несмотря на то, что теплота продолжает подводиться. Это соответствует фазовому переходу — процессу плавления вещества.
- Третий участок (после $Q = 4 \cdot 10^{5}$ Дж): температура снова начинает расти. Это соответствует нагреванию вещества, которое уже полностью перешло в жидкое состояние.

2. Определение количества теплоты на плавление:
Процесс плавления начался при значении подведённой теплоты $Q_{1} = 1 \cdot 10^{5}$ Дж и закончился при значении $Q_{2} = 4 \cdot 10^{5}$ Дж.
Следовательно, количество теплоты $Q_{пл}$, затраченное непосредственно на плавление вещества, равно разности этих значений:
$Q_{пл} = Q_{2} - Q_{1}$

3. Расчёт:
$Q_{пл} = 4 \cdot 10^{5} \text{ Дж} - 1 \cdot 10^{5} \text{ Дж} = 3 \cdot 10^{5} \text{ Дж}$

4. Перевод в кДж:
Так как $1 \text{ кДж} = 1000 \text{ Дж} = 10^{3} \text{ Дж}$, переведём полученный результат:
$Q_{пл} = \frac{3 \cdot 10^{5}}{10^{3}} \text{ кДж} = 3 \cdot 10^{2} \text{ кДж} = 300 \text{ кДж}$

Масса вещества ($m = 4 \text{ кг}$) в данной задаче является избыточным данным, так как вопрос стоит о полном количестве теплоты для плавления всей массы, которое мы определили непосредственно по оси абсцисс графика.

Ответ: 300

Источник: ФИПИ