Куску льда массой 4 кг при температуре 0°С было передано 1480 кДж теплоты. Вопрос: расплавится ли весь лед? Какая установится температура?

Физика 8 класс Термодинамика лёд температура теплота плавление физика 8 класс масса льда Энергия термодинамика Новый

Для того чтобы определить, расплавится ли весь лед и какая установится температура, нам нужно рассчитать, сколько теплоты необходимо для полного плавления льда.

Шаг 1: Определим количество теплоты, необходимое для плавления льда.

Для плавления льда используется формула:

Q = m * L,

где:

• Q - количество теплоты, необходимое для плавления (в Джоулях),
• m - масса льда (в кг),
• L - удельная теплота плавления льда (для льда L = 334 кДж/кг).

Подставим известные значения:

• m = 4 кг,
• L = 334 кДж/кг.

Теперь вычислим Q:

Q = 4 кг * 334 кДж/кг = 1336 кДж.

Шаг 2: Сравним переданную теплоту с необходимой для плавления.

Мы знаем, что было передано 1480 кДж теплоты. Теперь сравним это значение с количеством теплоты, необходимым для плавления льда:

• Необходимое количество теплоты для плавления: 1336 кДж.
• Переданное количество теплоты: 1480 кДж.

Так как 1480 кДж больше, чем 1336 кДж, это означает, что весь лед расплавится.

Шаг 3: Определим, сколько теплоты останется после плавления льда.

Теперь найдем, сколько теплоты останется после плавления:

Остаток теплоты = Переданное количество теплоты - Необходимое количество теплоты для плавления:

Остаток теплоты = 1480 кДж - 1336 кДж = 144 кДж.

Шаг 4: Определим, какая температура установится после плавления.

После плавления весь лед превратится в воду при 0°С. Остаток теплоты будет использоваться для нагрева этой воды. Для этого используем формулу:

Q = m * c * ΔT,

где:

• Q - количество теплоты (в Джоулях),
• m - масса воды (в кг),
• c - удельная теплоемкость воды (c = 4.18 кДж/(кг·°C)),
• ΔT - изменение температуры (в °C).

Мы знаем, что масса воды равна 4 кг (так как весь лед расплавился). Переведем 144 кДж в Джоули:

144 кДж = 144000 Дж.

Теперь подставим значения в формулу:

144000 Дж = 4 кг * 4.18 кДж/(кг·°C) * ΔT.

Приведем 4.18 кДж/(кг·°C) к Дж, получим:

4.18 кДж/(кг·°C) = 4180 Дж/(кг·°C).

Теперь у нас есть:

144000 Дж = 4 кг * 4180 Дж/(кг·°C) * ΔT.

Решим уравнение для ΔT:

ΔT = 144000 Дж / (4 кг * 4180 Дж/(кг·°C)) = 8.6°C.

Это означает, что температура воды повысится на 8.6°C. Поскольку вода была при 0°C, то:

Установившаяся температура = 0°C + 8.6°C = 8.6°C.

Ответ: Весь лед расплавится, и установится температура 8.6°C.