Сколько энергии нужно затратить , чтобы нагреть и расплавить кусок железа массой 500г , взятый при температуре 39 градусов Цельсия, построить график процесса?

Для решения этой задачи нужно определить количество энергии, необходимое для нагрева железа до его температуры плавления, а затем для его плавления. Это включает несколько этапов:

Дано:

1. Масса железа (m): 500 г = 0,5 кг.
2. Начальная температура (T₁): 39°C.
3. Температура плавления железа (Tплав): 1538°C.
4. Удельная теплоёмкость железа (c): 460 Дж/(кг·°C).
5. Удельная теплота плавления железа (λ): 272 000 Дж/кг.

Этапы расчёта:

1. Нагрев железа до температуры плавления (Q₁):

Формула:

Подставим значения:

2. Энергия, необходимая для плавления железа при температуре 1538°C (Q₂):

Формула:

Подставим значения:

3. Общее количество энергии (Q):

Формула:

Подставим значения:

Ответ:

Для нагрева и плавления куска железа массой 500 г, взятого при температуре 39°C, потребуется 480 755 Дж энергии.

Построение графика:

На графике процесс делится на две части:

1. Нагрев от 39°C до 1538°C (прямая линия, описывающая рост температуры с поглощением энергии).
2. Плавление при постоянной температуре 1538°C (горизонтальная линия, отражающая поглощение энергии на плавление).

Я построю график.

На графике видно:

1. Линейный участок от 39°C до 1538°C показывает нагрев железа до температуры плавления. Это происходит с затратой энергии 344 755 Дж.
2. Горизонтальный участок при 1538°C соответствует процессу плавления, на который затрачивается дополнительно 136 000 Дж.

Общий объём энергии для нагрева и плавления составляет 480 755 Дж. ​​