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

По результатам нагревания вещества массой 5 кг, первоначально находившегося в кристаллическом состоянии, построен график зависимости температуры этого вещества от полученного им количества теплоты. Считая, что потерями энергии можно пренебречь, определите, на сколько увеличивается внутренняя энергия 1 кг данного вещества в процессе плавления.

Правильный ответ

150

Пояснение

Решение.

Для решения задачи проанализируем представленный график зависимости температуры вещества $t$ от полученного количества теплоты $Q$ .

1. Анализ графика:
По условию вещество массой $M = 5$ кг первоначально находилось в кристаллическом (твёрдом) состоянии. На графике мы видим три участка:
— Первый участок (от $0$ до $300$ кДж): температура растёт, происходит нагревание твёрдого тела.
— Второй участок (от $300$ до $1050$ кДж): температура остаётся постоянной. Это процесс плавления вещества, так как при плавлении вся подводимая энергия идёт на разрушение кристаллической решётки, а не на изменение температуры.
— Третий участок (свыше $1050$ кДж): температура снова начинает расти, что соответствует нагреванию уже жидкого вещества.

2. Определение энергии плавления:
Количество теплоты $Q_{пл}$ , затраченное на плавление всей массы вещества ( $M = 5$ кг), равно разности значений на горизонтальном участке:
$Q_{пл} = Q_{2} - Q_{1}$
$Q_{пл} = 1050 \text{ кДж} - 300 \text{ кДж} = 750 \text{ кДж}$

3. Связь с внутренней энергией:
Согласно первому закону термодинамики, если потерями энергии можно пренебречь, то всё полученное количество теплоты идёт на изменение внутренней энергии вещества: $Q = \Delta U$ . Следовательно, внутренняя энергия всей массы вещества ( $5$ кг) в процессе плавления увеличилась на $750$ кДж.

4. Расчёт для 1 кг вещества:
Чтобы найти, на сколько увеличилась внутренняя энергия $\Delta U_0$ одного килограмма вещества ( $m = 1$ кг), необходимо общее изменение внутренней энергии разделить на общую массу вещества:
$\Delta U_0 = \frac{Q_{пл}}{M}$
$\Delta U_0 = \frac{750 \text{ кДж}}{5 \text{ кг}} = 150 \text{ кДж/кг}$

Таким образом, внутренняя энергия $1$ кг данного вещества увеличилась на $150$ кДж.

Ответ: 150

Источник: ФИПИ