Вопрос школьника
Температура алюминиевой полосы массой 5 кг равна 20 «С. Можно ли полностью расплавить такую полосу, сообщив ей 500 кДж энергии?
Ответ от учителя
Для ответа на данный вопрос необходимо рассчитать количество теплоты, необходимое для полного расплавления алюминиевой полосы массой 5 кг при начальной температуре 20 °C.
Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * c * ΔT + Qпр
где Q — количество теплоты, необходимое для расплавления полосы, м;
m — масса полосы, кг;
c — удельная теплоемкость алюминия, Дж/(кг*°C);
ΔT — изменение температуры, °C;
Qпр — количество теплоты, необходимое для превращения твердого алюминия в жидкое состояние (теплота плавления), Дж.
Удельная теплоемкость алюминия составляет 0,9 Дж/(кг*°C), а теплота плавления — 397 кДж/кг.
Таким образом, подставляя известные значения в формулу, получим:
Q = 5 * 0,9 * (T — 20) + 5 * 397
где T — конечная температура, при которой полностью расплавится полоса.
Для расчета конечной температуры воспользуемся формулой:
Q = m * L
где L — теплота плавления алюминия, Дж/кг.
Подставляя известные значения, получим:
500 кДж = 5 кг * L
L = 100 кДж/кг
Таким образом, для полного расплавления алюминиевой полосы массой 5 кг необходимо сообщить ей 500 кДж энергии. При этом конечная температура будет равна:
Q = m * L
500 кДж = 5 кг * 100 кДж/кг * (T — 20)
T — 20 = 100
T = 120 °C
Таким образом, при сообщении алюминиевой полосе массой 5 кг 500 кДж энергии ее можно полностью расплавить при конечной температуре 120 °C.
