Какое из веществ быстрее перейдет в жидкое состояние - лед или свинец, если на две горелки одинаковой мощности

Nikolay

68

Для ответа на ваш вопрос мы должны сначала разобраться в основных терминах и законах физики, связанных с изменением состояния веществ.

Существуют три основных состояния веществ: твердое, жидкое и газообразное. Из одного состояния в другое вещество может переходить при изменении температуры и давления.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением или таянием. Когда вещество достигает своей температуры плавления, оно начинает преобразовываться из твердого в жидкое состояние.

В данной задаче нам даны два вещества: лед и свинец. Нам нужно определить, какое из них быстрее перейдет в жидкое состояние.

Для этого мы можем воспользоваться понятием, называемым тепловой ёмкостью. Тепловая ёмкость указывает, сколько тепла необходимо передать веществу, чтобы его температура изменилась на определенную величину.

Для примера, рассмотрим случай с льдом. У льда тепловая ёмкость значительно меньше, чем у свинца. Это означает, что лед быстрее нагреется и быстрее перейдет в жидкое состояние при одинаковой подаче тепла.

Поэтому при использовании двух горелок одинаковой мощности лед быстрее перейдет в жидкое состояние, чем свинец.

Давайте рассчитаем время, необходимое для перехода каждого из веществ в жидкое состояние. Для этого мы можем воспользоваться выражением:

\[Q = mc\Delta T\]

где \(Q\) - количество тепла, \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость - это количество тепла, необходимое для изменения температуры единицы массы вещества на 1 градус Цельсия. Для льда удельная теплоемкость составляет примерно 2,1 Дж/г·°C, а для свинца - около 0,13 Дж/г·°C.

Теперь рассчитаем количество тепла, необходимое для перехода льда в жидкое состояние:

\[Q_{led} = m_{led} \cdot c_{led} \cdot \Delta T_{led} = 1000 \cdot 2,1 \cdot (0 - (-100)) = 210000 \, \text{Дж}\]

Аналогично, рассчитаем количество тепла, необходимое для перехода свинца в жидкое состояние:

\[Q_{свинец} = m_{свинец} \cdot c_{свинец} \cdot \Delta T_{свинец} = 1000 \cdot 0,13 \cdot (0 - (-327)) = 423100 \, \text{Дж}\]

Из результатов видно, что количество тепла, необходимое для плавления свинца, больше, чем для плавления льда. Следовательно, лед быстрее перейдет в жидкое состояние по сравнению со свинцом.

Таким образом, лед быстрее перейдет в жидкое состояние, чем свинец, если используются две горелки одинаковой мощности.