Дано:
- Масса железа (m) = 4 кг
- Начальная температура (T1) = 20 °C
- Температура плавления железа (Tплав) ≈ 1538 °C
- Удельная теплоемкость железа (c) ≈ 450 Дж/(кг·°C)
- Удельная теплота плавления железа (L) ≈ 270 кДж/кг = 270000 Дж/кг
Найти:
Общее количество теплоты (Q), необходимое для нагревания железа до температуры плавления и последующего полного плавления.
Решение:
1. Рассчитаем количество теплоты для нагревания железа до температуры плавления (Q1):
Q1 = m * c * (Tплав - T1)
Q1 = 4 кг * 450 Дж/(кг·°C) * (1538 °C - 20 °C)
2. Найдем разницу температур:
Tплав - T1 = 1538 - 20 = 1518 °C
3. Подставим разницу в формулу:
Q1 = 4 * 450 * 1518
Q1 = 4 * 450 * 1518
Q1 = 2725200 Дж
4. Рассчитаем количество теплоты для плавления железа (Q2):
Q2 = m * L
Q2 = 4 кг * 270000 Дж/кг
Q2 = 1080000 Дж
5. Общее количество теплоты (Q):
Q = Q1 + Q2
Q = 2725200 Дж + 1080000 Дж
Q = 3805200 Дж
Ответ:
Для нагревания железа до температуры плавления и его полного плавления потребуется примерно 3805200 Дж.