Для решения данной задачи нам нужно использовать формулы для расчета теплоты, необходимой для нагрева и плавления веществ. Начнем по порядку.
1. Расчет теплоты для расплавления бруска олова:
- Сначала найдем, сколько теплоты нужно для нагрева олова от 12 градусов до его температуры плавления (которая составляет 231,9 градусов Цельсия).
- Формула для расчета теплоты, необходимой для нагрева, выглядит так:
Q1 = m * c * ΔT,
где:
- Q1 - теплота, необходимая для нагрева (Дж);
- m - масса олова (кг);
- c - удельная теплоемкость олова (для олова c ≈ 0,22 Дж/(кг·°C));
- ΔT - изменение температуры (°C).
- В нашем случае:
ΔT = 231,9 - 12 = 219,9°C.
- Теперь подставим все значения в формулу:
Q1 = 2 * 0,22 * 219,9.
- После расчетов получаем:
Q1 ≈ 96,7 Дж.
- Теперь найдем теплоту, необходимую для плавления олова.
Для этого используем формулу:
Q2 = m * L,
где L - теплота плавления олова (для олова L ≈ 59 000 Дж/кг).
- Подставим значения:
Q2 = 2 * 59000 = 118000 Дж.
- Теперь сложим оба значения, чтобы получить общее количество теплоты:
Q_total = Q1 + Q2 ≈ 96,7 + 118000 ≈ 118096,7 Дж.
2. Расчет теплоты для расплавления льда:
- Сначала нагреем лед от -10 градусов до 0 градусов.
- Используем ту же формулу для нагрева:
Q1 = m * c * ΔT,
где:
- m = 0,05 кг (50 г);
- c ≈ 2,1 Дж/(кг·°C) - удельная теплоемкость льда;
- ΔT = 0 - (-10) = 10°C.
- Подставляем значения:
Q1 = 0,05 * 2,1 * 10 = 1,05 Дж.
- Теперь найдем теплоту, необходимую для плавления льда:
Q2 = m * L,
где L ≈ 334 000 Дж/кг.
- Подставим значения:
Q2 = 0,05 * 334000 = 16700 Дж.
- Теперь сложим оба значения:
Q_total = Q1 + Q2 ≈ 1,05 + 16700 ≈ 16701,05 Дж.
Ответ: Для расплавления бруска олова нужно примерно 118096,7 Дж теплоты, а для расплавления льда - около 16701,05 Дж теплоты.