Тепловые Явления — Задание 12 ОГЭ по физике №00008660 | Global EE
Тепловые Явления — Задание 12 ОГЭ по физике №00008660
№2. Задание 12
ID: 00008660
Кубик льда, помещённый в стакан и имеющий температуру 0 °С, начинает таять в тёплом помещении. Как изменятся время плавления льда и энергия, необходимая для плавления, если предварительно кубик расколоть на мелкие части?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры
в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Решение
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.
