Для того чтобы рассчитать энергию, необходимую для плавления свинцового бруска массой 0,5 кг, нам нужно учитывать два этапа нагрева:
- Нагревание свинца от начальной температуры до температуры плавления.
- Плавление свинца при температуре плавления.
Данные:
- Масса свинца ( m = 0,5 ) кг.
- Начальная температура свинца ( T_{\text{нач}} = 27 ) °C.
- Температура плавления свинца ( T_{\text{плав}} = 327,5 ) °C.
- Удельная теплоёмкость свинца ( c = 130 ) Дж/(кг·°C).
- Удельная теплота плавления свинца ( \lambda = 23 ) кДж/кг.
Этап 1: Нагревание свинца до температуры плавления
Для нагрева свинца от 27 °C до 327,5 °C используем формулу для расчёта количества теплоты:
[
Q1 = m \cdot c \cdot (T{\text{плав}} - T_{\text{нач}})
]
Подставим значения:
[
Q_1 = 0,5 \, \text{кг} \cdot 130 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot (327,5 - 27) \, \text{°C}
]
[
Q_1 = 0,5 \cdot 130 \cdot 300,5 = 19532,5 \, \text{Дж}
]
Этап 2: Плавление свинца
Для плавления свинца используем формулу:
[
Q_2 = m \cdot \lambda
]
Подставим значения:
[
Q_2 = 0,5 \, \text{кг} \cdot 23000 \, \text{Дж/кг} = 11500 \, \text{Дж}
]
Общая энергия
Общая энергия, необходимая для нагревания и плавления свинцового бруска, равна сумме ( Q_1 ) и ( Q2 ):
[
Q{\text{общая}} = Q_1 + Q_2 = 19532,5 \, \text{Дж} + 11500 \, \text{Дж} = 31032,5 \, \text{Дж}
]
Таким образом, для плавления свинцового бруска массой 0,5 кг, взятого при температуре 27 °C, потребуется примерно 31032,5 джоулей энергии.