Железная заготовка, охлаждаясь от температуры
800 °С до 0°С, растопила лед массой 2 кг, взятый при 0°С.
Какова масса заготовки? Потерями тепла пренебречь.
Ответы
1. Спочатку, змінимо температуру льоду з 0 °C до 100 °C, щоб він перетворився в воду. Для цього використовуємо теплопоглинач М = m * L, де m - маса льоду (2 кг), L - теплопоглинач плавлення води (L = 334 кДж/кг).
M = 2 кг * 334 кДж/кг = 668 кДж.
2. Тепер нагріємо воду від 0 °C до 100 °C. Вода вже розтопилася, тому нам потрібно лише нагріти її. Використовуємо теплопоглинач M = m * c * ΔT, де m - маса води (2 кг), c - теплоємність води (c = 4.18 кДж/(кг*°C)), ΔT - зміна температури (100 °C - 0 °C = 100 °C).
M = 2 кг * 4.18 кДж/(кг*°C) * 100 °C = 836 кДж.
3. Загальна енергія поглиблення тепла: 668 кДж + 836 кДж = 1504 кДж.
За принципом збереження енергії, ця енергія витрачається на нагрівання железної заготовки.
4. Маса железної заготовки (m) може бути знайдена, використовуючи специфічну теплоємність заліза (c = 0.45 кДж/(кг*°C)) і зміну температури (800 °C - 0 °C = 800 °C):
M = m * c * ΔT.
1504 кДж = m * 0.45 кДж/(кг*°C) * 800 °C.
m ≈ 4.18 кг.
Отже, маса железної заготовки становить близько 4.18 кг.