3. Посмотреть видеоурок (QR-код). Решить: упр. 13 № 2 (график перерисовать в тетрадь), упр. 14 № 3, 4 и задачи Д1–Д5. Д1. Какое количество теплоты нужно, чтобы расплавить 500 г меди, взятой при температуре плавления? Д2. Какое количество теплоты выделится при кристаллизации 100 кг стали и её дальнейшем охлаждении до 0 °C? Начальная температура стали 1500 °C (температура плавления). Д3. Какое количество теплоты нужно, чтобы 25 г льда, взятого при −15 °C, превратить в воду при 10 °C? Д4. Во сколько раз больше энергии нужно, чтобы расплавить лёд при 0 °C, чем чтобы нагреть ту же массу льда на 1 °C? Д5. Какое количество теплоты нужно, чтобы расплавить 5 кг льда, если его начальная температура: а) 0 °C; б) −1 °C; в) −10 °C?

Упражнения 13 № 2 и 14 № 3, 4 решить по этому изображению нельзя: их условия и график не приведены. Для их выполнения пришлите страницы или текст упражнений. Задачи Д1–Д5 решены ниже. Использованы табличные значения: λ меди = 2,1 · 10⁵ Дж/кг; λ льда = 3,4 · 10⁵ Дж/кг; λ стали ≈ 8,4 · 10⁴ Дж/кг; удельная теплоёмкость стали ≈ 500 Дж/(кг·°C); льда ≈ 2100 Дж/(кг·°C); воды ≈ 4200 Дж/(кг·°C).

Д1. Масса меди m = 500 г = 0,5 кг. Поскольку медь уже при температуре плавления, требуется только теплота плавления: \(Q=\lambda m=2{,}1\cdot10^5\cdot0{,}5=1{,}05\cdot10^5\) Дж.

Д2. При кристаллизации сталь отдаёт теплоту плавления, а затем при охлаждении от 1500 °C до 0 °C — теплоту охлаждения. \(Q=m\lambda+mc\Delta t=100\cdot8{,}4\cdot10^4+100\cdot500\cdot1500=15\,900\,000\) Дж = 15,9 МДж.

Д3. m = 25 г = 0,025 кг. Нужно нагреть лёд до 0 °C, расплавить его и нагреть воду до 10 °C: \(Q=mc_{л}(0-(-15))+m\lambda+mc_{в}(10-0)\). \(Q=0{,}025\cdot2100\cdot15+0{,}025\cdot3{,}4\cdot10^5+0{,}025\cdot4200\cdot10=10\,337{,}5\) Дж.

Д4. Для одной и той же массы отношение энергий не зависит от массы: \(\frac{Q_{пл}}{Q_{наг}}=\frac{m\lambda}{mc_{л}\cdot1}=\frac{3{,}4\cdot10^5}{2100}\approx161{,}9\). Значит, нужно примерно в 162 раза больше энергии.

Д5. Для плавления 5 кг льда при 0 °C: \(Q=m\lambda=5\cdot3{,}4\cdot10^5=1\,700\,000\) Дж. Если лёд холоднее 0 °C, сначала его нужно нагреть до 0 °C: \(Q=mc_{л}\Delta t+m\lambda\).

а) \(t_0=0\ ^\circ\mathrm{C}\): \(Q=1\,700\,000\) Дж = 1,7 МДж.

б) \(t_0=-1\ ^\circ\mathrm{C}\): \(Q=5\cdot2100\cdot1+1\,700\,000=1\,710\,500\) Дж = 1,7105 МДж.

в) \(t_0=-10\ ^\circ\mathrm{C}\): \(Q=5\cdot2100\cdot10+1\,700\,000=1\,805\,000\) Дж = 1,805 МДж.