Яка різниця в значенні внутрішньої енергії 1 кг льоду між температурою -4 °С і 0 °С? Котра з цих значень більше

Valentin

8

Задача: Яка різниця в значенні внутрішньої енергії 1 кг льоду між температурою -4 °С і 0 °С? Котра з цих значень більше і наскільки?

Для виконання цієї задачі ми можемо скористатися формулою для внутрішньої енергії \(Q = mc\Delta T\), де \(Q\) - внутрішня енергія, \(m\) - маса, \(c\) - специфічна теплоємність, \(\Delta T\) - зміна температури.

У даному випадку ми маємо лід з масою 1 кг. Нам потрібно знайти різницю внутрішньої енергії між температурою -4 °С і 0 °С. Оскільки температура піднімається, \(\Delta T\) буде додатним числом.

Зауважте, що лід піддається фазовому переходу (з твердого стану в рідкий стан) при температурі 0 °С. В цей момент внутрішня енергія не змінюється за рахунок нагрівання, але вона змінюється під час фазового переходу.

Для обчислення внутрішньої енергії льоду використовується формула \(Q = m \cdot L\), де \(L\) - латентна теплоємність замерзання або тау, яка дорівнює 334 кДж/кг. Це кількість тепла, яка витрачається або відділяється, коли 1 кг льоду переходить у стан рідини або на навпаки.

Отже, щоб знайти різницю внутрішньої енергії, ми будемо використовувати формулу \(Q = mc\Delta T\) для кожного із двох випадків (від -4 °С до 0 °С і від 0 °С до -4 °С), а потім використовувати формулу \(Q = m \cdot L\) для фазового переходу замерзання.

Спочатку розрахуємо різницю внутрішньої енергії між -4 °С і 0 °С. Використовуючи формулу \(Q = mc\Delta T\), ми отримаємо:

\[Q = 1 \, \text{кг} \cdot 2,09 \, \text{кДж/(кг} \cdot \text{°C)} \cdot (0-(-4)) \, \text{°C}\]
\[Q = 1 \, \text{кг} \cdot 2,09 \, \text{кДж/(кг} \cdot \text{°C)} \cdot 4 \, \text{°C}\]
\[Q = 8,36 \, \text{кДж}\]

Тепер розрахуємо енергію, витрачену (або виділену) під час фазового переходу замерзання льоду. Використовуючи формулу \(Q = m \cdot L\), де \(L\) дорівнює 334 кДж/кг, отримуємо:

\[Q = 1 \, \text{кг} \cdot 334 \, \text{кДж/кг}\]
\[Q = 334 \, \text{кДж}\]

Отже, загальна різниця внутрішньої енергії 1 кг льоду між температурою -4 °С і 0 °С становить 8,36 кДж + 334 кДж = 342,36 кДж.

Тепер порівняємо значення між температурою -4 °C і 0 °C. Під час нагрівання з низької температури до вищої, внутрішня енергія збільшується. Тож значення внутрішньої енергії при 0 °C більше, ніж при -4 °C.

Отже, різниця внутрішньої енергії між -4 °C і 0 °C становить 342,36 кДж, а значення при 0 °C більше на 342,36 кДж.

Надіюся, що це роз"яснення допомогло вам зрозуміти відповідь на задачу. Якщо у вас є ще які-небудь питання, будь ласка, звертайтесь!