СР-4. Плавление и отвердевание. Вариант 6. 1. При сплавании стальных деталей иногда пользуются медным припоем. Почему нельзя паять медные детали стальным припоем? 2. Объясните, где сильнее стынут ноги: на заснеженном тротуаре или на тротуаре, посыпанном солью. 3. Какое количество теплоты выделят 15 кг воды, взятой при температуре 20 °C, превратившись в лёд при температуре 0 °C? Начертите примерный график охлаждения и кристаллизации воды.

Сталь плавится при значительно более высокой температуре, чем медь. Чтобы стальной припой расплавился, пришлось бы нагреть медные детали до температуры, при которой они могут сильно повредиться или расплавиться. Поэтому для пайки меди применяют припой с более низкой температурой плавления.

Сильнее ноги стынут на тротуаре, посыпанном солью: соль понижает температуру замерзания воды, поэтому лёд и солёная вода могут быть холоднее 0 °C. На заснеженном тротуаре температура снега обычно близка к 0 °C во время таяния.

Дано: m = 15 кг, вода охлаждается от 20 °C до 0 °C, затем замерзает. Используем c = 4200 Дж/(кг·°C), λ = 3,4·10⁵ Дж/кг.

Охлаждение воды: Q₁ = cmΔt = 4200 · 15 · 20 = 1 260 000 Дж.

Кристаллизация: Q₂ = λm = 3,4·10⁵ · 15 = 5 100 000 Дж.

Всего выделится Q = Q₁ + Q₂ = 6 360 000 Дж = 6,36 МДж.

Примерный график сначала убывает от 20 °C до 0 °C, затем остаётся горизонтальным при 0 °C во время замерзания.

Ответ: 6,36 МДж.