В холодильнике было изготовлено 750 см кубического льда при температуре -5°С. Сколько теплоты было отведено от воды и льда, если начальная температура воды составляла 15°С? Изобразите этот процесс графически.

Физика 11 класс Тепловые явления физика 11 класс теплота температура лёд вода график термодинамика изменение температуры расчет теплоты физические процессы Новый

Чтобы рассчитать количество теплоты, отведенное от воды и льда, нам нужно учесть несколько этапов. Мы будем использовать следующие данные:

• Объем льда: 750 см³ (что равно 0.75 литра)
• Плотность льда: примерно 0.9 г/см³, следовательно, масса льда: 0.75 л * 900 г/л = 675 г
• Удельная теплоемкость льда: 2.1 Дж/(г·°C)
• Удельная теплоемкость воды: 4.18 Дж/(г·°C)
• Удельная теплота плавления льда: 334 Дж/г

Теперь мы можем разделить процесс на несколько этапов:

1. Нагрев льда от -5°C до 0°C:

   Для этого используем формулу Q = mcΔT, где:

   • m - масса льда (675 г)
   • c - удельная теплоемкость льда (2.1 Дж/(г·°C))
   • ΔT - изменение температуры (0 - (-5) = 5°C)

   Таким образом:

   Q1 = 675 г * 2.1 Дж/(г·°C) * 5°C = 7087.5 Дж

2. Плавление льда при 0°C:

   Теперь льду нужно перейти в воду, для этого используем формулу Q = mL, где:

   • L - удельная теплота плавления льда (334 Дж/г)

   Таким образом:

   Q2 = 675 г * 334 Дж/г = 225450 Дж

3. Нагрев образовавшейся воды от 0°C до 15°C:

   Теперь нужно нагреть получившуюся воду:

   • m - масса воды (675 г)
   • c - удельная теплоемкость воды (4.18 Дж/(г·°C))
   • ΔT - изменение температуры (15 - 0 = 15°C)

   Таким образом:

   Q3 = 675 г * 4.18 Дж/(г·°C) * 15°C = 42315 Дж

Общее количество теплоты:

Теперь складываем все количества теплоты:

Q_total = Q1 + Q2 + Q3 = 7087.5 Дж + 225450 Дж + 42315 Дж = 257852.5 Дж

Графическое изображение процесса:

К сожалению, я не могу создать графическое изображение, но я могу описать, как его можно изобразить:

• По оси X откладываем время или этапы процесса.
• По оси Y откладываем температуру.
• Сначала вы увидите горизонтальную линию от -5°C до 0°C (нагрев льда).
• Затем вертикальный участок (плавление льда, температура остается 0°C).
• Затем снова горизонтальная линия от 0°C до 15°C (нагрев воды).

Таким образом, мы получили общее количество теплоты, отведенное от воды и льда, равное 257852.5 Дж.