Задание 8

Расчёт физической величины: тепловые явления · 65 заданий

Задание №8
№8
По результатам нагревания тела массой 5 кг, первоначально находившегося в кристаллическом состоянии, построен график зависимости температуры этого тел…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть кусок льда массой 2 кг от – 10 °С до температуры плавления?
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №8
№8
На рисунке приведён график зависимости температуры вещества массой 3 кг от полученного им количества теплоты. В начале опыта вещество находится в крис…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
КПД тепловой машины равен 25 %. Какую работу совершила машина, если при сгорании топлива выделилось количество теплоты, равное 1 МДж?
Тепловые двигатели. КПД
Задание №8
№8
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для плавления 500 г вещества, нагретого до температуры плавления. Во…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
Стальная деталь при охлаждении на 200 ° С отдаёт количество теплоты, равное 1 МДж. Чему равна её масса?
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №8
№8
В керамическую чашечку (тигель) опустили электрический термометр и насыпали опилки олова. После этого тигель поместили в печь. Диаграмма изменения тем…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
Чему равна масса спирта, если в процессе его превращения из газообразного состояния в жидкое при температуре кипения выделилось количество теплоты, ра…
Испарение, конденсация, кипение
Задание №8
№8
На диаграмме для образцов одинаковой массы из двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для их перехода из жидкого состояния в…
Испарение, конденсация, кипение
Задание №8
№8
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого соответственно для нагревания 1 кг вещества на 10 °С и для плавления…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого соответственно для нагревания 1 кг вещества на 10 °С и для плавления…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
КПД тепловой машины равен 30 %. При сгорании топлива выделяется количество теплоты, равное 20 МДж. Какова энергия, которая не используется на совершен…
Тепловые двигатели. КПД

Задание №8 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Зависимость температуры воды от времени при непрерывном охлаждении представлена на графике. Ежеминутно от вещества отводилось количество теплоты, равное 8400 Дж. Какое количество теплоты выделилось при кристаллизации льда?

Правильный ответ

336

Пояснение

Решение.

Для решения задачи проанализируем график зависимости температуры $t$ вещества от времени $\tau$ . Процесс охлаждения вещества состоит из нескольких этапов:

1. От 0 до 10 минут: охлаждение жидкой воды от $20 \, ^\circ\text{C}$ до $0 \, ^\circ\text{C}$ .
2. От 10 до 50 минут: процесс кристаллизации (отвердевания) воды при постоянной температуре $0 \, ^\circ\text{C}$ . На графике этому этапу соответствует горизонтальный участок.
3. После 50 минут: охлаждение образовавшегося льда ниже $0 \, ^\circ\text{C}$ .

Нас интересует количество теплоты, выделившееся именно при кристаллизации.

Дано:
$P = 8400 \, \text{Дж/мин}$ — мощность отвода тепла (количество теплоты в минуту);
$\tau_1 = 10 \, \text{мин}$ — время начала кристаллизации;
$\tau_2 = 50 \, \text{мин}$ — время окончания кристаллизации (согласно делениям на оси времени графика).
$Q_{кр} - ?$

Физический закон и расчет:
Количество теплоты $Q$ , отдаваемое телом при постоянной мощности охлаждения $P$ , рассчитывается по формуле:
$Q = P \cdot \Delta\tau$ ,
где $\Delta\tau$ — интервал времени, в течение которого происходил процесс.

Определим длительность процесса кристаллизации по графику:
$\Delta\tau = \tau_2 - \tau_1$
$\Delta\tau = 50 \, \text{мин} - 10 \, \text{мин} = 40 \, \text{мин}$ .

Вычислим количество теплоты, выделившееся за это время:
$Q_{кр} = 8400 \, \frac{\text{Дж}}{\text{мин}} \cdot 40 \, \text{мин} = 336000 \, \text{Дж}$ .

Переведем полученное значение в килоджоули (кДж), так как в условии и ответе подразумеваются эти единицы:
$1 \, \text{кДж} = 1000 \, \text{Дж}$
$Q_{кр} = \frac{336000}{1000} \, \text{кДж} = 336 \, \text{кДж}$ .

Ответ: 336 кДж

Источник: ФИПИ