Global EE

Агрегатные… — Задание Физика 8 Класс №00049525

Задание №11. Задания из Сборников и Задачников

Агрегатные Состояния Вещества

№2. Задание без номера

ID: 00049525

В алюминиевом сосуде массой $500\text{ г}$ находится $200\text{ г}$ цинка при температуре $500\ {}^\circ\text{С}$. Какое количество теплоты выделится при охлаждении сосуда с цинком до $20\ {}^\circ\text{С}$?

Удельная теплоёмкость алюминия $920$ Дж/(кг·°С), температура плавления алюминия $660\ {}^\circ\text{С}$. Удельная теплоёмкость цинка $400$ Дж/(кг·°С) (считаем её одинаковой для твёрдого и жидкого цинка), температура плавления цинка $420\ {}^\circ\text{С}$, удельная теплота плавления цинка $10\cdot 10^{4}$ Дж/кг.

Ответ дайте в кДж.

Источник: Сборник дидактических материалов Пёрышкина

Решение

Тут спрятана ловушка, смотри внимательно на температуры. Цинк плавится при $420$ °С, а у нас $500$ °С. Значит, в сосуде не кусок цинка, а расплав! По пути вниз он затвердеет и отдаст ещё теплоту кристаллизации. А вот алюминий плавится при $660$ °С, поэтому сосуд всё время твёрдый.

Сосуд остывает от $500$ до $20$ °С, то есть на $480$ °С, масса $0{,}5$ кг:

$$Q_1=c_{\text{а}}m_{\text{с}}\Delta t=920\cdot 0{,}5\cdot 480=220\,800\text{ Дж}.$$

Цинк массой $0{,}2$ кг остывает на те же $480$ °С. Теплоёмкость по условию одна для жидкого и твёрдого, поэтому:

$$Q_2=c_{\text{ц}}m_{\text{ц}}\Delta t=400\cdot 0{,}2\cdot 480=38\,400\text{ Дж}.$$

При $420$ °С цинк кристаллизуется, и температура на это время останавливается. Здесь выделяется теплота, $\lambda=100\,000$ Дж/кг:

$$Q_3=\lambda m_{\text{ц}}=100\,000\cdot 0{,}2=20\,000\text{ Дж}.$$

Складываем все три порции и переводим в килоджоули:

$$Q=220\,800+38\,400+20\,000=279\,200\text{ Дж}=279{,}2\text{ кДж}.$$

Сверим цинк по участкам: от $500$ до $420$ °С он отдаёт $400\cdot 0{,}2\cdot 80=6400$ Дж, а от $420$ до $20$ °С отдаёт $400\cdot 0{,}2\cdot 400=32\,000$ Дж. Вместе $38\,400$ Дж, как и насчитали сразу за весь путь.

Ответ

279,2
Другие задания по теме «Агрегатные Состояния Вещества» (8)