Какое количество теплоты необходимо для плаления 100 г стали, взятой при температуре плавления? и какое количество теплоты необходимо для плавления 200 г свинца, взятого при температуре плавления?

Задача на расчет количества теплоты при нагревании тела с агрегатным переходом

Задача 1

Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы 200 г льда, взятого при температуре , превратить в воду при температуре ?

Решение:

Дано: .

Найти:

Для удобства представления процессов, происходящих при передаче тепла льду, можно изобразить график зависимости температуры нагреваемого тела от времени (рис. 4).

Рис. 4. Рисунок к задаче 1

Опишем все происходящие процессы: 1) от температуры  до 0 (точка А) лед нагревается; 2) от точки А до точки В происходит процесс плавления льда при постоянной температуре ; 3) после окончания процесса плавления происходит нагревание образовавшейся изо льда воды от температуры (точка В) до .

Поскольку при расчете количества теплоты нам необходимо будет описывать процессы нагревания льда, его плавления и нагревания воды, то нам понадобятся табличные значения соответствующих этим процессам тепловых характеристик веществ. Выпишем их из указанной ранее таблицы (табл. 3): удельная теплоемкость льда , удельная теплота плавления льда , температура плавления льда , удельная теплоемкость воды .

Необходимое для совершения всех тепловых процессов количество теплоты будет являться суммой количеств теплоты, переданных телу на каждом из этапов: .

Количество теплоты, необходимое для нагревания льда от начальной температуры до температуры плавления: . Из того, что значение количества теплоты получилось положительным, можно сделать вывод, что лед получает тепло, т. е. увеличивает свою внутреннюю энергию, что логично.

Количество теплоты, необходимое для плавления льда: .

Важно понимать, что после плавления льда образуется вода такой же массы при температуре , а не сразу при температуре , до которой ее необходимо довести по условию задачи. Таким образом, еще следует рассчитать количество теплоты для нагрева образовавшейся изо льда воды

Количество теплоты, необходимое для нагревания воды от температуры  до температуры : .

Найдем общее необходимое количество теплоты: .

Замечание. Большие количества энергий удобно рассчитывать в кДж.

Ответ: .

Теплота сгорания .

Теплота сгорания (или теплотворная способность, калорийность) — это количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива.

Для нагревания тел часто используют энергию, выделяющуюся при сгорании топлива. Обыч­ное топливо (уголь, нефть, бензин) содержит углерод. При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода, содержащегося в воздухе, в результате чего образуются молекулы углекислого газа. Кинетическая энергия этих молекул оказывается большей, чем у исходных частиц. Увеличение кинетической энергии молекул в процессе горения называют выделением энергии. Энергия, выделяющаяся при полном сгорании топлива, и есть теплота сгорания этого топлива.

Теплота сгорания топлива зависит от вида топлива и его массы. Чем больше масса топлива, тем больше количество теплоты, выделяющейся при его полном сгорании.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива. Удельную теплоту сгорания обозначают буквой q и измеряют в джоулях на килограмм (Дж/кг).

Количество теплоты Q, выделяющееся при сгорании m кг топлива, определяют по формуле:

Q = qm.

Ссылка на основную публикацию