СР-4. Плавление и отвердевание. Вариант 2. 1. Почему на Севере для измерения низких температур воздуха пользуются не ртутными, а спиртовыми термометрами? 2. Почему в тёплый зимний день лыжа оставляет на свежевыпавшем снегу тонкую ледяную корку — «лыжню»? 3. В мартеновской печи расплавили 2,5 т стального лома, взятого при температуре 25 °C. Какое количество теплоты для этого потребовалось? Начертите примерный график нагревания и плавления стали.

Ртуть замерзает примерно при −39 °C, а этиловый спирт — примерно при −114 °C. Поэтому при сильных морозах ртуть может затвердеть и перестать показывать температуру, тогда как спирт остаётся жидким.

Под узкой лыжей давление на снег велико. Давление и трение способствуют плавлению небольшого количества снега; после прохода лыжи вода замерзает, образуя тонкую ледяную корку.

Приняты табличные значения для стали: c ≈ 500 Дж/(кг·°C), λ ≈ 8,4·10⁴ Дж/кг, температура плавления ≈ 1400 °C. Масса m = 2,5 т = 2500 кг.

Нагрев до плавления: Q₁ = cm(tпл − t₀) = 500 · 2500 · (1400 − 25) = 1 718 750 000 Дж.

Плавление: Q₂ = λm = 8,4·10⁴ · 2500 = 210 000 000 Дж.

Q = Q₁ + Q₂ = 1 928 750 000 Дж ≈ 1,93 ГДж. В действительности затраты печи выше из-за теплопотерь.

Примерный график сначала поднимается от 25 °C до температуры плавления стали, а затем имеет горизонтальный участок плавления.

Ответ: приблизительно 1,93 ГДж.