СР-4. Плавление и отвердевание. Вариант 4. 1. С какой целью зимой при длительных остановках выливают воду из радиатора автомобиля? 2. Почему тонкая медная проволока плавится в пламени горелки, а толстый медный гвоздь даже не раскаляется докрасна? 3. Какое количество теплоты выделится при кристаллизации 150 г нафталина и охлаждении его до 20 °C? Начертите примерный график охлаждения и кристаллизации нафталина.

При замерзании вода расширяется и может разорвать радиатор. Поэтому при длительной остановке на морозе воду сливают.

Тонкая проволока имеет малую массу и быстро нагревается; её поверхность относительно велика, поэтому горелка может подвести достаточно тепла для достижения температуры плавления. Толстый гвоздь имеет большую массу и отводит тепло в окружающую среду, поэтому за то же время нагревается гораздо меньше.

Используем ориентировочные табличные значения для нафталина: температура кристаллизации около 80 °C, удельная теплота кристаллизации λ ≈ 1,5·10⁵ Дж/кг, удельная теплоёмкость твёрдого нафталина c ≈ 1,3·10³ Дж/(кг·°C). Масса 150 г = 0,150 кг.

При кристаллизации: Q₁ = λm = 1,5·10⁵ · 0,150 = 22 500 Дж.

При охлаждении твёрдого нафталина от 80 °C до 20 °C: Q₂ = cmΔt = 1,3·10³ · 0,150 · (80 − 20) = 11 700 Дж.

Q = Q₁ + Q₂ = 34 200 Дж ≈ 34,2 кДж.

График охлаждения убывает до температуры кристаллизации, идёт горизонтально во время кристаллизации, а затем снова убывает при охлаждении твёрдого вещества.

Ответ: приблизительно 34,2 кДж.