1.5 кг льда нагрели и расплавили, а затем полученную воду нагрели. На рисунке показан график изменения температуры
1.5 кг льда нагрели и расплавили, а затем полученную воду нагрели. На рисунке показан график изменения температуры льда. а) Какие процессы отображаются на участках графика AB, BC и CD? б) Как менялась кинетическая энергия молекул льда на этих участках? в) Какое количество теплоты необходимо передать льду на участке?
Ярд 2
а) На участке AB графика происходит нагревание льда, при котором его температура постепенно увеличивается до определенного значения. На этом участке происходит процесс нагревания льда от начальной температуры до точки плавления.На участке BC происходит плавление льда. В этом процессе температура льда остается постоянной, так как вся полученная энергия тепла используется на изменение фазы вещества из твердого состояния в жидкое.
На участке CD происходит нагревание полученной воды. В этом процессе температура воды постепенно увеличивается.
б) Кинетическая энергия молекул льда на участке AB увеличивается, так как нагревание приводит к увеличению скорости и колебательного движения молекул.
На участке BC кинетическая энергия молекул льда не меняется, так как температура остается const и не влияет на движение молекул.
На участке CD кинетическая энергия молекул воды также увеличивается, так как нагревание приводит к увеличению скорости и колебательного движения молекул.
в) Чтобы определить количество теплоты, необходимое передать льду на каждом участке, воспользуемся формулой:
\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\),
где \(Q\) - количество теплоты, \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.
На участке AB нам известна масса льда (\(m = 1.5 \, \text{кг}\)) и удельная теплоемкость льда (\(c = 2.09 \, \text{кДж/кг} \cdot \text{°C}\)). Из графика можно определить изменение температуры (\(\Delta T = 20 \, \text{°C}\)). Подставив значения в формулу, получим:
\[Q_{AB} = 1.5 \, \text{кг} \cdot 2.09 \, \text{кДж/кг} \cdot \text{°C} \cdot 20 \, \text{°C} = 62.7 \, \text{кДж}\]
На участке CD нам известна масса воды (\(m = 1.5 \, \text{кг}\)), удельная теплоемкость воды (\(c = 4.18 \, \text{кДж/кг} \cdot \text{°C}\)) и изменение температуры (\(\Delta T = 20 \, \text{°C}\)). Подставим значения в формулу:
\[Q_{CD} = 1.5 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{кДж/кг} \cdot \text{°C} \cdot 20 \, \text{°C} = 125.4 \, \text{кДж}\]
Таким образом, количество теплоты, необходимое передать льду на участке AB, равно 62.7 кДж, а на участке CD - 125.4 кДж.