Кирилл провел эксперименты с льдом и водой, используя алюминиевую кружку и электроплитку. Для плавления 0,4 килограмма льда при 0°C потребовалось 800 секунд, а для нагрева той же массы воды на 40°C потребовалось 400 секунд. Кирилл хочет определить удельную теплоту плавления льда на основе этих данных, предполагая, что мощность плитки постоянна и вся выделяющаяся теплота идет на плавление льда или нагрев воды.
Подробный ответ:
Для определения удельной теплоты плавления льда, мы можем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что количество теплоты, переданное веществу, равно изменению его внутренней энергии.
Сначала рассмотрим плавление льда. Весь полученный нагревательной плиткой тепловой энергии идет на плавление льда. Удельная теплоемкость воды (С) составляет 4200 Дж/(кг·°C). Масса льда (m) равна 0,4 кг, а начальная температура льда (ΔT) равна 0°C. Теплота (Q), которая ушла на плавление льда, будет равна:
Q = m * C * ΔT = 0,4 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 0°C = 0 Дж
Теплота, потраченная на плавление льда, равна 0 Дж.
Теперь рассмотрим нагрев воды. Снова весь полученный нагревательной плиткой тепловой энергии идет на нагрев воды. Масса воды также равна 0,4 кг, а изменение температуры (ΔT) составляет 40°C. Теплота (Q), необходимая для этого нагрева, будет равна:
Q = m * C * ΔT = 0,4 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 40°C = 67200 Дж
Теплота, потраченная на нагрев воды, равна 67200 Дж.
Теперь мы знаем, что всего выделено 67200 Дж теплоты на плавление льда и нагрев воды. Удельная теплота плавления льда (L) можно найти, разделив эту теплоту на массу льда:
L = Q / m = 67200 Дж / 0,4 кг = 168000 Дж/кг
Удельная теплота плавления льда составляет 168000 Дж/кг.