Задание №8 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения задачи проанализируем график зависимости температуры $t$ металла от отданного им количества теплоты $Q$. По условию, изначально металл находился в жидком состоянии.

1. Анализ участков графика:
- Первый участок (наклонная линия от $Q = 0$ до $Q = 0,5$ кДж): происходит охлаждение жидкого металла от начальной температуры до температуры кристаллизации ($1500 \text{ °C}$).
- Второй участок (горизонтальная линия): температура вещества не меняется, несмотря на то, что теплота продолжает отводиться. Это соответствует фазовому переходу — кристаллизации (отвердеванию) металла. Температура при этом остается постоянной и равной температуре плавления/кристаллизации.
- Третий участок (наклонная линия после $Q = 3$ кДж): происходит охлаждение уже твердого металла.

2. Определение количества теплоты:
Процесс кристаллизации на графике соответствует горизонтальному участку.
Начало кристаллизации соответствует значению отданной теплоты $Q_1 = 0,5 \text{ кДж}$.
Окончание кристаллизации соответствует значению отданной теплоты $Q_2 = 3 \text{ кДж}$.

Количество теплоты $Q_{кр}$, выделившееся именно в процессе кристаллизации, равно разности значений теплоты в конце и в начале этого процесса:
$Q_{кр} = Q_2 - Q_1$

3. Расчет:
$Q_{кр} = 3 \text{ кДж} - 0,5 \text{ кДж} = 2,5 \text{ кДж}$.

Масса металла ($100 \text{ г}$) в данной задаче является избыточным данным, так как количество теплоты мы определяем непосредственно по оси абсцисс графика.

Ответ: 2,5

Источник: ФИПИ