Тепловые Явления — Задание 12 ОГЭ по физике №00008660

Дано:

Кубик льда при температуре $t = 0°\text{С}$ помещён в тёплое помещение. Кубик раскалывают на мелкие части.

Найти:

Как изменятся время плавления и энергия, необходимая для плавления? ⠀

Решение:

Энергия для плавления определяется удельной теплотой плавления льда: $$Q = \lambda m$$ Здесь $\lambda$ — удельная теплота плавления льда (свойство материала), $m$ — масса льда. При раскалывании масса льда не изменяется, материал тот же. Следовательно, энергия для плавления не изменится. Время плавления. Тепловой поток от тёплого воздуха к льду пропорционален площади поверхности соприкосновения: $$\frac{dQ}{dt} \propto S_{\text{поверх}}$$ При раскалывании кубика на мелкие части суммарная площадь поверхности значительно увеличивается (каждый новый разлом добавляет новые поверхности). При большей площади поверхности тепловой поток от воздуха к льду больше, а значит, за единицу времени передаётся больше тепловой энергии. Так как общая энергия для плавления $Q = \lambda m$ не изменилась, а мощность теплопередачи возросла: $$t_{\text{пл}} = \frac{Q}{P_{\text{теплоп}}} \Rightarrow t_{\text{пл}} \downarrow$$ Вывод: время плавления уменьшится, а энергия, необходимая для плавления, не изменится.