Наполнение литровой кастрюли до краев чистой, прозрачной водой

Имеется литровая кастрюля, полностью заполненная водой. Нагретый свинцовой шарик, расплавленный веществом из таблицы с номером 82, помещают в кастрюлю с водой.

Количество воды в кастрюле

Количество воды в кастрюле равно ее объему, то есть 1 литру.

Одинаковая величина объемов

Объем расплавленного свинца, равный объему воды, означает, что свинцовый шарик занимает примерно 1 литр.

Удельная теплоемкость воды

Удельная теплоемкость воды равна 4,18 кДж/кг·°С.

Температура воды

Предположим, что температура воды в кастрюле равна комнатной, то есть 20 °С.

Охлаждение свинца и выделение тепла

При контакте с водой, расплавленный свинец будет охлаждаться и в конечном итоге кристаллизоваться. При этом процессе будет выделяться определенное количество тепла.

Время охлаждения и количество выделенного тепла

1. Для решения этой задачи нам понадобится значение удельной теплоемкости для свинца, которая равна 128,3 кДж/(кг·°С).
2. Узнаем массу свинца в шарике. Пусть это будет 100 г (0,1 кг).
3. Найдем количество выделенного тепла при охлаждении свинца до температуры кристаллизации, которая примерно равна 327 °С.
4. Рассчитаем изменение температуры свинца: Δt = 327 — 20 = 307 °С.
5. Тепло, выделенное при охлаждении свинца, вычисляется по формуле: Q = m * c * Δt, где m — масса свинца, c — удельная теплоемкость свинца, Δt — изменение температуры свинца.
6. Подставим значения в формулу: Q = 0,1 кг * 128,3 кДж/(кг·°С) * 307 °С = 3986,83 кДж.
7. Переведем выраженное количество тепла в килокалории: 1 кДж = 0,23885 ккал. Таким образом: 3986,83 * 0,23885 ≈ 951 ккал.
8. Одна калория равна количеству тепла, необходимому для нагрева 1 г воды на 1 °С.
9. Одна килокалория равна количеству тепла, необходимому для нагрева 1 кг воды на 1 °С.
10. Количество воды в литровой кастрюле составляет 1 литр, то есть 1 кг.
11. Значит, для нагрева 1 л воды на 1 °С потребуется 951 ккал.

Таким образом, для охлаждения свинца в кастрюле с водой потребуется примерно 951 килокалория тепла. В процессе охлаждения свинцового шарика происходит выделение тепла, которое равно этому количеству.

Литровую кастрюлю полностью заполненную водой

Когда литровую кастрюлю полностью заполняют водой, внутри кастрюли создается зависимость между объемом воды и массой вещества. Перед плаванием шарика изготовленного из материала, нам необходимо определить его плотность. Для этого предлагается решить следующую задачу:

Задача:

В литровую кастрюлю, полностью заполненную водой, предварительно плавающий на свободной воде брусок алюминия с массой 30 г помещают шарик из материала, который плавится при нагревании на огне. В результате плавки шарика в жидком состоянии происходит выделение серебра. После охлаждения сразу после плавления на дне литровой кастрюли находят брусок после сгорания которого остается примерно 13 г. Задача заключается в том, чтобы определить удельную теплоёмкость материала, из которого изготовлен шарик, если известно, что при его погружении в воду масса воды увеличилась на 1 литр и шарик полностью плавился при этом процессе.

Решение задачи основано на законе сохранения массы вещества и плотности материала:

Решение:

1. Известно, что при погружении шарика в воду масса воды увеличилась на 1 литр, следовательно, масса вещества, выделяемого после его погружения в воду, равна массе 1 литра воды.
2. Масса 1 литра воды равна 1 кг, т.к. плотность воды равна 1 г/см³, а 1 литр = 1000 см³.
3. Значит, масса выделенного вещества составляет 1 кг.
4. Масса бруска после сгорания составляет примерно 13 г, следовательно, масса шарика до плавления равна разности массы бруска и выделенного вещества: 30 г — 13 г = 17 г.
5. Масса вещества, заполненная шариком, равна массе шарика до плавления: 17 г.
6. Объем заполненной водой кастрюли равен 1 литру.
7. Удельная теплоёмкость материала можно найти по формуле: Q = m * С * Δt, где Q — тепло, m — масса вещества, С — удельная теплоёмкость, Δt — изменение температуры.
8. В нашем случае изменение температуры от плавления до охлаждения примерно равно 0 °C, следовательно, Δt = 0 °C.
9. Также известно, что в процессе плавления шарика масса воды увеличилась на 1 литр, значит, масса воды, прогреваемой шариком, равна 1 кг.
10. Тогда теплота, выделяющаяся в процессе плавления шарика и переходящая в воду, вычисляется по формуле: Q = m_воды * С_воды * Δt.
11. Масса воды равна 1 кг, удельная теплоёмкость воды равна 4186 Дж/(кг*°C), изменение температуры равно 0 °C.
12. Подставляя известные величины в формулу, получаем: Q = 1 * 4186 * 0 = 0 Дж.
13. Так как теплота, выделяющаяся в процессе плавления шарика, равна 0 Дж, то удельная теплоёмкость вещества, из которого изготовлен шарик, также равна 0 Дж/(кг*°C).

Таким образом, удельная теплоёмкость материала, из которого изготовлен шарик, равна 0 Дж/(кг*°C).

Видео:

ВСЕ НОМЕРА 7 — ОГЭ ПО ФИЗИКЕ I Банк задач EXAMhack I Физика 2024 I Эмиль Исмаилов I Global_EE

ВСЕ НОМЕРА 7 — ОГЭ ПО ФИЗИКЕ I Банк задач EXAMhack I Физика 2024 I Эмиль Исмаилов I Global_EE by Физика ОГЭ ЕГЭ. Global_EE. Эмиль Исмаилов 3,526 views Streamed 11 months ago 2 hours, 31 minutes