Свинцовую пластину размером 2*5*10 см нагрели до плавления и расплавили. Сколько энергии выделится при...

Для решения этой задачи нам нужно учесть несколько физических процессов, происходящих с металлом.

При нагревании свинца до температуры плавления (327°С), необходимо затратить определенное количество энергии на переход металла из твердого состояния в жидкое. Эта энергия называется теплотой плавления. Для свинца теплота плавления составляет около 24,5 Дж/г. Учитывая, что масса свинца равна 25107,3 = 730 г, общее количество энергии, необходимое для плавления свинца, составляет 730 г 24,5 Дж/г = 17885 Дж.

Когда свинец расплавлен и остывает до комнатной температуры (27°С), энергия, выделенная при остывании, будет равна энергии, затраченной при плавлении, то есть 17885 Дж.

Таким образом, при отвердевании и охлаждении до 27°С свинца выделится 17885 Дж энергии.

Для решения этой задачи необходимо учитывать несколько этапов изменения состояния свинца: отвердевание при температуре плавления и охлаждение до 27°C. Давайте разберемся с каждым из этих этапов.

Данные, необходимые для решения:

1. Размер пластинки: 2 см × 5 см × 10 см.

2. Объем пластинки: ( V = 2 \times 5 \times 10 = 100 \, \text{см}^3 = 100 \times 10^{-6} \, \text{м}^3 ).

3. Плотность свинца: ( \rho = 11340 \, \text{кг/м}^3 ).

4. Масса свинца: ( m = \rho \times V = 11340 \times 100 \times 10^{-6} \, \text{кг} = 1.134 \, \text{кг} ).

5. Температура плавления свинца: ( T_{\text{плавления}} = 327.5 \, ^\circ\text{C} ).

6. Удельная теплота плавления свинца: ( \lambda = 24.5 \, \text{кДж/кг} = 24500 \, \text{Дж/кг} ).

7. Удельная теплоемкость свинца: ( c = 130 \, \text{Дж/(кг} \cdot ^\circ\text{C)} ).

Этапы изменения состояния:

1. Отвердевание свинца (при температуре плавления): [ Q_1 = m \times \lambda = 1.134 \, \text{кг} \times 24500 \, \text{Дж/кг} = 27873 \, \text{Дж} ]

2. Охлаждение свинца (от 327.5°C до 27°C): [ Q_2 = m \times c \times \Delta T = 1.134 \, \text{кг} \times 130 \, \text{Дж/(кг} \cdot ^\circ\text{C)} \times (327.5 - 27) \, ^\circ\text{C} ] [ Q_2 = 1.134 \times 130 \times 300.5 = 44309.43 \, \text{Дж} ]

Общая энергия, выделяющаяся при отвердевании и охлаждении:

[ Q_{\text{общая}} = Q_1 + Q_2 = 27873 \, \text{Дж} + 44309.43 \, \text{Дж} = 72182.43 \, \text{Дж} ]

Таким образом, при отвердевании и охлаждении свинцовой пластины до 27°C выделится примерно 72182.43 Джоулей энергии.