Конечно, давайте разберёмся с данной задачей по физике.
Дано:
- Масса свинца ( m = 2 \text{ кг} )
- Начальная температура свинца ( T_{\text{нач.}} = 227^\circ \text{C} )
- Температура плавления свинца ( T_{\text{плавл.}} = 327^\circ \text{C} )
- Удельная теплоёмкость свинца ( c = 130 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°C)} )
- Удельная теплота плавления свинца ( \lambda = 25 \times 10^3 \text{ Дж/кг} )
Нужно найти:
- Количество теплоты ( Q ), необходимое для нагрева и плавления свинца.
Решение:
Процесс состоит из двух этапов:
- Нагрев свинца от начальной температуры до температуры плавления.
- Плавление свинца при температуре плавления.
1. Нагрев свинца:
Для нагрева свинца используем формулу:
[ Q_1 = cm\Delta T ]
Где:
- ( Q_1 ) — количество теплоты для нагрева
- ( c ) — удельная теплоёмкость свинца
- ( m ) — масса
- ( \Delta T ) — изменение температуры
Вычислим изменение температуры:
[ \Delta T = T{\text{плавл.}} - T{\text{нач.}} = 327^\circ \text{C} - 227^\circ \text{C} = 100^\circ \text{C} ]
Теперь подставим значения в формулу:
[ Q_1 = 130 \text{ Дж/(кг} \cdot \text{°C)} \times 2 \text{ кг} \times 100^\circ \text{C} ]
[ Q_1 = 130 \times 2 \times 100 ]
[ Q_1 = 26000 \text{ Дж} ]
2. Плавление свинца:
Для плавления свинца используем формулу:
[ Q_2 = \lambda m ]
Где:
- ( Q_2 ) — количество теплоты для плавления
- ( \lambda ) — удельная теплота плавления
- ( m ) — масса
Подставим значения в формулу:
[ Q_2 = 25 \times 10^3 \text{ Дж/кг} \times 2 \text{ кг} ]
[ Q_2 = 50000 \text{ Дж} ]
Общее количество теплоты:
Общее количество теплоты, необходимое для нагрева и плавления свинца, равно сумме теплот для нагрева и плавления:
[ Q = Q_1 + Q_2 ]
[ Q = 26000 \text{ Дж} + 50000 \text{ Дж} ]
[ Q = 76000 \text{ Дж} ]
Ответ:
Количество теплоты, необходимое для нагрева и плавления 2 кг свинца, имеющего начальную температуру 227°C, составляет 76000 Дж.