СРОЧНО!!! Сколько теплоты потребуется чтобы расплавить лёд массой 3 кг,находящийся при температуре -10 градусов? Постройте график зависимости количества подводимой для этого теплоты Q от температуры t вещества.

Расчёт количества теплоты для расплавления льда массой 3 кг при температуре -10°C

Чтобы расплавить лёд массой $m = 3 \, \text{кг}$, находящийся при температуре $-10^\circ \text{C}$, необходимо выполнить два этапа:

1. Нагреть лёд от $-10^\circ \text{C}$ до $0^\circ \text{C}$.
2. Расплавить лёд при температуре $0^\circ \text{C}$.

Каждый этап требует отдельного расчёта количества теплоты.

1. Нагрев льда от $-10^\circ \text{C}$ до $0^\circ \text{C}$

Формула для расчёта количества теплоты для нагрева вещества:

где:

• $Q_1$ — количество теплоты (Дж),
• $m = 3 \, \text{кг}$ — масса льда,
• $c = 2100 \, \text{Дж/(кг·°C)}$ — удельная теплоёмкость льда,
• $\Delta t = 10^\circ \text{C}$ — изменение температуры.

Подставляем значения:

2. Расплавление льда при температуре $0^\circ \text{C}$

Формула для расчёта количества теплоты для фазового перехода (плавления):

где:

• $Q_2$ — количество теплоты (Дж),
• $m = 3 \, \text{кг}$ — масса льда,
• $\lambda = 334000 \, \text{Дж/кг}$ — удельная теплота плавления льда.

Подставляем значения:

Итоговое количество теплоты

Общее количество теплоты $Q$ — это сумма теплоты, затраченной на нагревание льда, и теплоты, необходимой для его плавления:

График зависимости количества подводимой теплоты $Q$ от температуры $t$

Для построения графика:

1. На оси абсцисс ($x$) откладывается температура $t$ (от $-10^\circ \text{C}$ до $0^\circ \text{C}$).
2. На оси ординат ($y$) откладывается количество теплоты $Q$ (в Дж).

• При $t = -10^\circ \text{C}$, $Q = 0$.
• При $t = 0^\circ \text{C}$, $Q = Q_1 = 63000 \, \text{Дж}$.
• При дальнейшем нагреве до полного плавления (лёд остаётся при $0^\circ \text{C}$, но фазовый переход завершается), $Q = Q_1 + Q_2 = 1065000 \, \text{Дж}$.

Сначала график представляет собой прямую линию от $t = -10^\circ \text{C}$ до $t = 0^\circ \text{C}$, после чего идёт горизонтальный участок до момента полного плавления.

Построю график.

На графике показана зависимость количества подводимой теплоты $Q$ от температуры $t$. Видно, что сначала количество теплоты растёт линейно при нагреве льда от $-10^\circ \text{C}$ до $0^\circ \text{C}$, а затем остаётся постоянным во время плавления, пока весь лёд не перейдёт в жидкую фазу. ​​