Сколько теплоты выделяется при отвердевании 2 кг цинка взятого при температуре плавления и дальнейшем его охлаждении до 30 градусов Цельсия

Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно пройти через несколько шагов, используя данные о физических свойствах цинка.

Шаг 1. Количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации (отвердевании) цинка

Цинк плавится при температуре около 419 °C, то есть при этой температуре он переходит из жидкого состояния в твердое. При этом выделяется теплота, которая называется теплотой кристаллизации (или теплотой плавления, так как процесс противоположен плавлению).

Теплота кристаллизации цинка (Q_крист) рассчитывается по формуле:

где:

• $m$ — масса вещества (в данном случае 2 кг),
• $L$ — теплота кристаллизации цинка, которая составляет 112 кДж/кг.

Подставим значения:

То есть, при переходе 2 кг цинка из жидкого состояния в твердое выделяется 224 кДж теплоты.

Шаг 2. Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении цинка с 419 °C до 30 °C

Далее, цинк охлаждается с температуры плавления (419 °C) до 30 °C. Для этого нужно рассчитать количество теплоты, которое выделяется при охлаждении.

Для этого используем формулу для теплопередачи при охлаждении:

где:

• $m$ — масса цинка (2 кг),
• $c$ — удельная теплоемкость цинка, которая равна примерно 0.387 кДж/(кг·°C),
• $\Delta T$ — изменение температуры, то есть $419 - 30 = 389 \, \text{°C}$.

Теперь подставим значения:

То есть, при охлаждении 2 кг цинка с 419 °C до 30 °C выделяется 301.38 кДж теплоты.

Шаг 3. Общее количество выделившейся теплоты

Теперь, чтобы найти общее количество теплоты, выделившееся при переходе цинка из жидкого состояния в твердое и его дальнейшем охлаждении, нужно сложить теплоты из двух шагов:

Ответ:

При отвердевании 2 кг цинка при температуре плавления и его дальнейшем охлаждении до 30 градусов Цельсия выделяется 525.38 кДж теплоты.