Как изменяется внутренняя энергия вещества массой 4,8 кг, которое сначала кристаллизуется при температуре 327 °C, а затем охлаждается до 27 °C? Учитывай, что удельная теплота плавления вещества составляет Дж/кг, а удельная теплоёмкость — 130 Дж/(кг · °C). Температура плавления вещества равна 327 °C. Какой будет ответ, округлённый до целых?
Физика10 классТермодинамикавнутренняя энергиякристаллизацияудельная теплота плавленияТеплоёмкостьизменение температурыфизикарасчет энергии
Для решения задачи нам необходимо рассмотреть два этапа: кристаллизация вещества и его охлаждение. Давайте разберем каждый этап по порядку.
Этап 1: Кристаллизация веществаКогда вещество кристаллизуется, его внутренняя энергия уменьшается, так как выделяется теплота. Для расчета количества теплоты, выделяющегося при кристаллизации, используем формулу:
Q1 = m * L
где:
Подставим значения:
Q1 = 4,8 кг * 200000 Дж/кг = 960000 Дж.
Этап 2: Охлаждение кристаллизованного веществаПосле кристаллизации вещество охлаждается с 327 °C до 27 °C. Для этого используем формулу для вычисления количества теплоты, отданного телом:
Q2 = m * c * ΔT
где:
Подставим значения:
Q2 = 4,8 кг * 130 Дж/(кг · °C) * 300 °C = 187200 Дж.
Общая изменение внутренней энергииТеперь мы можем рассчитать общее изменение внутренней энергии вещества. Поскольку при кристаллизации выделяется теплота, а при охлаждении - отдается, общее изменение внутренней энергии будет равно:
ΔU = -Q1 - Q2
ΔU = -960000 Дж - 187200 Дж = -1147200 Дж.
Таким образом, внутренняя энергия вещества уменьшилась на 1147200 Дж. Округляя до целых, получаем:
Ответ: -1147200 Дж.