Параграф 15 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (Физика)
- На что расходуется энергия топлива при плавлении нагретого до температуры плавления кристаллического тела?
- Что показывает удельная теплота плавления?
- Какова единица удельной теплоты плавления?
- Как рассчитать количество теплоты, необходимое для плавления тела или выделившееся при кристаллизации тела, взятого при температуре плавления?
Обсуди с товарищами.
- Чтобы лёд в тёплой комнате быстрее растаял, мальчик укутал его ватой. Правильно ли он поступил?
- Что будет дольше плавиться — лёд или сталь, взятые при температуре плавления, если их массы и количества теплоты, подводимые в единицу времени, одинаковы?
- Как изменилась бы ситуация с весенними наводнениями, если бы удельная теплота плавления льда стала бы такой же, как у свинца?
Задание.
- Придумайте несколько задач, используя данные таблиц 3 и 4. Обменяйтесь с товарищем условиями задач и решите их.
- Возьмите кусочек олова и расплющите его молотком до толщины бумаги. Проткните полученную пластинку спицей и поместите в пламя свечи. Расплавьте пластинку. Опыты проводите в присутствии взрослых. Удастся ли в пламени свечи (температура 600—1300 °С) расплавить свинец; железо?
Упражнение 14.
- Явление обледенения самолёта возникает, когда он пролетает область с переохлаждёнными капельками воды. Объясните, почему в этом случае образуется корка льда на корпусе самолёта.
- Лёд внесли с улицы в подвал, температура воздуха в котором 0 °С. Будет ли таять лёд в подвале?
- Замерзнёт ли вся вода массой $$100\ \text{г}$$, предварительно охлаждённая до температуры $$0\ ^\circ\text{С}$$, если она передаст окружающим телам количество теплоты $$35\ \text{кДж}$$?
- Алюминиевая и стальная детали, массы которых равны по $$1\ \text{кг}$$, нагреты до их температур плавления. Для плавления какой детали потребуется больше энергии? Во сколько раз?
- На сколько возрастёт внутренняя энергия куска олова массой $$200\ \text{г}$$, взятого при температуре $$232\ ^\circ\text{С}$$, если его полностью расплавить?
- При ювелирных работах необходимо плавить серебро. Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при охлаждении и кристаллизации предварительно расплавленного серебра, взятого при температуре $$1000\ ^\circ\text{С}$$. Масса серебра $$100\ \text{г}$$.
- Определите количество теплоты, которое потребуется для обращения в воду льда массой $$3\ \text{кг}$$, взятого при $$0\ ^\circ\text{С}$$. Проведите расчёты для случаев: а) потерями энергии пренебречь; б) потери энергии составляют $$20\%$$. Почему результаты различаются?
1. Энергия топлива идёт на разрушение кристаллической решётки.
2. Удельная теплота плавления — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы превратить $$1\ \text{кг}$$ вещества из твёрдого состояния в жидкое при температуре плавления.
3. Единица удельной теплоты плавления — $$\text{Дж/кг}$$.
4. Количество теплоты, необходимое для плавления тела или выделяющееся при кристаллизации, вычисляют по формуле $$Q=\lambda m$$.
Обсуди с товарищами
1. Нет, он поступил неправильно. Вата — плохой проводник тепла, поэтому она замедлит поступление теплоты к льду, и таяние будет идти медленнее.
2. Дольше будет плавиться сталь. У неё выше температура плавления, значит, чтобы расплавить сталь, нужно подводить тепло дольше.
3. Весенние наводки были бы значительно меньше. Если бы удельная теплота плавления льда была такой же, как у свинца, на таяние снега и льда требовалось бы гораздо меньше теплоты, и снег таял бы быстрее.
Задание 1
Например, для плавления $$2\ \text{кг}$$ вещества с удельной теплотой плавления $$117000\ \text{Дж/кг}$$:
$$Q=\lambda m$$
$$Q=117000\cdot 2=234000\ \text{Дж}=234\ \text{кДж}$$
Ответ: $$234\ \text{кДж}$$.
Задание 2
Олово можно расплавить в пламени свечи, так как его температура плавления невысока. Свинец тоже можно расплавить, если пламя достаточно горячее. Железо расплавить в пламени свечи нельзя, потому что его температура плавления намного выше температуры пламени.
Упражнение 14
1. Переохлаждённые капли воды, соприкасаясь с корпусом самолёта, быстро замерзают. Постепенно на поверхности образуется корка льда.
2. Нет, лёд таять не будет. При температуре воздуха $$0^\circ\text{C}$$ тепло к льду не поступает, а для плавления нужна теплота.
3. Проверим, хватит ли теплоты для плавления всей воды:
$$Q=\lambda m$$
$$Q=3{,}4\cdot 10^5\cdot 0{,}1=3{,}4\cdot 10^4\ \text{Дж}=34\ \text{кДж}$$
Так как $$35\ \text{кДж} > 34\ \text{кДж}$$, вся вода сначала расплавится, а оставшаяся теплота пойдёт на нагрев получившейся воды.
Ответ: вся вода замёрзнет.
4. Для плавления алюминиевой детали потребуется больше энергии, так как у алюминия удельная теплота плавления больше:
$$\frac{Q_1}{Q_2}=\frac{m_1\lambda_1}{m_2\lambda_2}=\frac{1\cdot 3{,}8\cdot 10^5}{1\cdot 0{,}82\cdot 10^5}\approx 4{,}6$$
Ответ: алюминиевой детали — в $$4{,}6$$ раза больше.
5. При плавлении внутренняя энергия олова увеличится на величину теплоты плавления:
$$\Delta U=Q=\lambda m$$
$$\Delta U=0{,}59\cdot 10^5\cdot 0{,}2=11800\ \text{Дж}$$
Ответ: $$11800\ \text{Дж}$$.
6. При охлаждении расплавленного серебра выделится теплота на охлаждение до температуры кристаллизации и на саму кристаллизацию:
$$Q_1=cm\Delta t$$
$$Q_1=250\cdot 0{,}1\cdot (1000-962)=950\ \text{Дж}$$
$$Q_2=\lambda m$$
$$Q_2=0{,}877\cdot 10^5\cdot 0{,}1=8770\ \text{Дж}$$
$$Q=Q_1+Q_2=950+8770=9720\ \text{Дж}=9{,}72\ \text{кДж}$$
Ответ: $$9{,}72\ \text{кДж}$$.
7. Для обращения льда в воду массой $$3\ \text{кг}$$:
а) Без потерь энергии:
$$Q=\lambda m$$
$$Q=3{,}4\cdot 10^5\cdot 3=1{,}02\cdot 10^6\ \text{Дж}=1020\ \text{кДж}$$
б) При потерях энергии 20%:
$$Q=\frac{Q_0}{0{,}8}=\frac{1020}{0{,}8}=1275\ \text{кДж}$$
Результаты различаются потому, что при наличии потерь часть теплоты уходит на нагрев окружающих тел, и для плавления льда требуется больше энергии.
Ответ: $$1020\ \text{кДж}$$; $$1275\ \text{кДж}$$.
