Какое количество тепла необходимо изъять, чтобы 10 граммов жидкого олова при температуре 305 градусов Цельсия остыли

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится использовать формулу для расчета количества тепла, а также учитывать фазовые переходы вещества. Для начала, определим, какие фазовые переходы происходят с оловом при охлаждении.

Температура плавления олова составляет 232 градуса Цельсия. Это означает, что олово будет находиться в жидком состоянии до тех пор, пока его температура не опустится ниже 232 градусов Цельсия. При дальнейшем охлаждении олово будет переходить в твердое состояние.

При фазовом переходе из жидкого состояния в твердое состояние олово выделяет тепло, называемое теплом плавления. Это количество тепла можно найти, умножив массу вещества (в данном случае 10 граммов) на удельную теплоту плавления олова.

Удельная теплота плавления (Л) – это количество теплоты, которое нужно добавить или изъять из вещества, чтобы достичь фазового перехода (в данном случае, плавления или застывания):

\[ Л = 60 \, \text{Дж/г} \]

Теперь можем рассчитать, сколько тепла необходимо изъять, чтобы олатетрия остыла и затвердела.

1. Расчет количества тепла, необходимого для остывания олова до его температуры плавления. Для этого воспользуемся следующей формулой:

\[ Q_1 = c \cdot m \cdot \Delta T_1 \]

где Q1 - количество тепла, c - удельная теплоемкость олова, m - масса олова, ΔT1 - изменение температуры.

Удельная теплоемкость олова (с) составляет 0,23 Дж/г·°C. Масса олова (m) равна 10 граммам. Изменение температуры (ΔT1) равно разности между исходной температурой (305 градусов Цельсия) и температурой плавления (232 градуса Цельсия):

\[ ΔT_1 = 305°C - 232°C = 73°C \]

Теперь можем рассчитать Q1:

\[ Q_1 = c \cdot m \cdot ΔT_1 = 0.23 \, \text{Дж/г·°C} \cdot 10 \, \text{г} \cdot 73°C = 167.9 \, \text{Дж} \]

Таким образом, для остывания олова до его температуры плавления необходимо изъять 167.9 Дж тепла.

2. Расчет количества тепла, необходимого для его затвердения. Как уже было сказано, это количество тепла равно удельной теплоте плавления (Л), умноженной на массу олова:

\[ Q_2 = Л \cdot m \]

\[ Q_2 = 60 \, \text{Дж/г} \cdot 10 \, \text{г} = 600 \, \text{Дж} \]

Таким образом, для затвердения олова необходимо изъять 600 Дж тепла.

Общее количество тепла, необходимое для остывания и затвердения олова, можно найти, сложив Q1 и Q2:

\[ Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 = 167.9 \, \text{Дж} + 600 \, \text{Дж} = 767.9 \, \text{Дж} \]

Итак, необходимо изъять 767.9 Дж тепла, чтобы 10 граммов жидкого олова при температуре 305 градусов Цельсия остыли и затвердели.