График зависимости температуры от времени должен выглядеть как три последовательных участка. 1) На первом участке температура тела увеличивается от 539 градусов до 1539 градусов, это нагрев твёрдого железа. 2) На втором участке при постоянной температуре 1539 градусов происходит плавление железа. 3) На третьем участке температура остается неизменной и равной 1539 градусов (и может расти далее, если продолжить нагрев), это железо в жидком агрегатном состоянии. [Здесь требуется рисунок графика, который я не могу предоставить] Для расчета количества теплоты необходимо знать удельную теплоемкость железа для разных состояний и удельную теплоту плавления железа. Обычно, эти значения можно найти в справочнике.
Пусть:
- ( c_т ) - удельная теплоемкость твердого железа, примерно 450 Дж/(кг*°C)
- ( c_ж ) - удельная теплоемкость жидкого железа, примерно 800 Дж/(кг*°C)
- ( \lambda ) - удельная теплота плавления железа, примерно 270000 Дж/кг
- ( m = 2 ) кг - масса железа.
1) Нагрев твёрдого железа:
( Q_1 = c_т m (t_2 - t_1) = 450 \cdot 2 \cdot (1539 - 539) = 450 * 2 * 1000 = 900000 ) Дж = 900 кДж (поглощение тепла).
2) Плавление железа: ( Q_2 = \lambda m = 270000 \cdot 2 = 540000 ) Дж = 540 кДж (поглощение тепла).
3) Теплота для жидкого железа (не входит в задание, т.к. температура не меняется).
Общая теплота: ( Q = Q_1 + Q_2 = 900000 + 540000 = 1440000 ) Дж = 1440 кДж.
Таким образом, общее количество теплоты, поглощенное при нагреве и плавлении 2 кг железа, составляет 1440 кДж.