2. При температуре 0 градусов на поверхность льда была помещена медная гиря массой 200 г, предварительно нагретая

Кристальная_Лисица

38

2. Для решения данной задачи, нам необходимо использовать закон сохранения энергии. Когда медная гиря нагретая до 100 градусов помещается на поверхность льда, она начинает охлаждаться и передает свою теплоту льду. Теплота, которую нужно передать, чтобы расплавить лед, можно найти, используя следующую формулу:

\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T\]

где:
Q - количество теплоты (Дж),
m - масса вещества (г),
c - удельная теплоемкость вещества (Дж/г·°C),
\(\Delta T\) - изменение температуры (°C).

Для нашей задачи, удельная теплоемкость льда составляет 2,09 Дж/г·°C.

Сначала найдем количество теплоты, переданное медной гирей для охлаждения от 100 градусов до 0 градусов:

\[Q_{1} = m \cdot c \cdot \Delta T_{1}\]
\[Q_{1} = 200 \, \text{г} \cdot 0,39 \, \text{Дж/г·°C} \cdot (0 - 100) \, \text{°C}\]
\[Q_{1} = -78 000 \, \text{Дж}\]

Так как мы передаем теплоту от медной гирии к льду, знак становится отрицательным (-78000 Дж).

Далее, найдем количество теплоты, необходимое для плавления льда:

\[Q_{2} = m \cdot L\]

где:
L - удельная теплота плавления льда (Дж/г).
Удельная теплота плавления льда составляет 334,84 Дж/г.

\[Q_{2} = 200 \, \text{г} \cdot 334,84 \, \text{Дж/г}\]
\[Q_{2} = 66 968 \, \text{Дж}\]

Таким образом, общее количество теплоты, переданное от медной гирии к льду, составляет:

\[Q_{\text{общ}} = Q_{1} + Q_{2}\]
\[Q_{\text{общ}} = -78000 \, \text{Дж} + 66968 \, \text{Дж}\]
\[Q_{\text{общ}} = -11 032 \, \text{Дж}\]

Знак "-" означает, что теплота передается от медной гирии к льду.

Теперь, чтобы найти количество растаявшего льда, мы должны определить массу льда, которую можно получить из переданной теплоты.

Если удельная теплота плавления льда составляет 334,84 Дж/г, то:

\[Q_{\text{общ}} = m_{\text{льда}} \cdot L\]
\[-11 032 \, \text{Дж} = m_{\text{льда}} \cdot 334,84 \, \text{Дж/г}\]

Отсюда можно найти массу льда, которая растаяла:

\[m_{\text{льда}} = \frac{{-11 032 \, \text{Дж}}}{{334,84 \, \text{Дж/г}}}\]
\[m_{\text{льда}} \approx 32,97 \, \text{г}\]

Таким образом, количество льда, которое растает под гирей в процессе охлаждения до 0 градусов, составляет примерно 32,97 грамм.

3. Чтобы определить количество теплоты, необходимое для нагрева и плавления 2,5 кг твердого вещества с использованием графика, мы должны проанализировать график теплоты в зависимости от изменения температуры.

На графике будет отображена кривая зависимости теплоты от температуры. Начальная точка на графике будет соответствовать начальной температуре твердого вещества, а точка пересечения с осью абсцисс будет соответствовать температуре плавления.

Для определения количества теплоты, мы должны найти площадь под кривой на графике, от начальной температуры до температуры плавления. Площадь под графиком будет представлять количество теплоты.

На этом этапе, я не могу непосредственно использовать график (рис. 5), поэтому рекомендую вам обратиться к графику в вашем учебнике или лекции для определения количества теплоты, необходимого для нагрева и плавления твердого вещества массой 2,5 кг. На графике вы сможете измерить площадь под кривой и получить необходимый результат.