Вопрос школьника
Сколько энергии выделилось при отвердевании и охлаждении до 25 °С заготовки маховика массой 80 кг, отлитой из белого чугуна? Удельную теплоемкость чугуна принять равной удельной теплоемкости железа. Температура плавления чугуна равна 1165 °С
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу для расчета количества теплоты, выделившейся при изменении температуры тела:
Q = mcΔT
где Q — количество теплоты, выделившейся при изменении температуры тела, m — масса тела, c — удельная теплоемкость материала, ΔT — изменение температуры.
Первым шагом необходимо определить количество теплоты, выделившейся при отвердевании маховика. Для этого необходимо знать температуру плавления белого чугуна, которая равна 1165 °C. При отвердевании маховика температура его материала снизилась с 1165 °C до комнатной температуры 25 °C. Таким образом, ΔT = 1165 — 25 = 1140 °C.
Удельная теплоемкость железа, из которого изготовлен белый чугун, составляет 0,45 Дж/(г·°C). Следовательно, удельная теплоемкость белого чугуна также равна 0,45 Дж/(г·°C).
Масса маховика составляет 80 кг, следовательно, m = 80 000 г.
Теперь можно подставить известные значения в формулу:
Q = mcΔT = 80 000 г × 0,45 Дж/(г·°C) × 1140 °C = 41 040 000 Дж
Таким образом, при отвердевании маховика выделилось 41 040 000 Дж энергии.
Далее необходимо определить количество теплоты, необходимое для охлаждения маховика до комнатной температуры. Для этого необходимо знать удельную теплоемкость железа, которая равна 0,45 Дж/(г·°C), и изменение температуры, которое равно 1165 — 25 = 1140 °C.
Масса маховика остается прежней и равна 80 000 г.
Теперь можно подставить известные значения в формулу:
Q = mcΔT = 80 000 г × 0,45 Дж/(г·°C) × 1140 °C = 41 040 000 Дж
Таким образом, для охлаждения маховика до комнатной температуры необходимо было затратить такое же количество энергии, как и при его отвердевании.
Итого, общее количество энергии, выделившейся при отвердевании и охлаждении до 25 °C заготовки маховика массой 80 кг, отлитой из белого чугуна, составляет 82 080 000 Дж.
