Два латунных шарика одинаковой массы: один сплошной, а в центре другого находится полость, заполненная абсолютным вакуумом, — нагревают на 42°C. Определи, на нагревание какого из шариков, сплошного или полого, затрачено большее количество теплоты. Выбери и отметь правильный ответ. На нагревание полого шарика затрачено большее количество теплоты.
На нагревание обоих шариков затрачено одинаковое количество теплоты.
На нагревание сплошного шарика затрачено большее количество теплоты.
ответ зависит от размера полости во втором шарике.
На нагревание полого шарика затрачено большее количество теплоты.
На нагревание обоих шариков затрачено одинаковое количество теплоты.
На нагревание сплошного шарика затрачено большее количество теплоты.
ответ зависит от размера полости во втором шарике.

Дано:

M₁ = 28·10⁻³ кг/моль - молярная масса азота

M₂ = 44·10⁻³ кг/моль - молярная масса углекислого газа

m - масса смеси

m₁ = 0,20·m -масса азота

m₂ = 0,80·m -масса углекислого газа

T = 450 K

p = 7·10⁵ Па

ρ смеси - ?

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для смеси газов:

p·V=(m₁/M₁+m₂/M₂)·R·T

p·V=m·(0,20/M₁+0,80/M₂)·R·T

Разделим обе части уравнения на объем, и учтем, что плотность:

ρ = m /V

p=ρ·(0,20/M₁+0,80/M₂)·R·T

Отсюда плотность смеси:

ρ = p /((0,20/M₁+0,80/M₂)·R·T)

ρ = 7·10⁵ /((0,20/28·10⁻³+0,80/44·10⁻³ )·8,31·450)

ρ = 7,39 кг/м³

m = 2 кг.

t1 = 420 °С.

t2 = 30 °С.

C = 400 Дж/кг *°С.

λ = 12 *10^4 Дж/кг.

Q - ?

Необходимое количество теплоты Q будет суммой: Q = Q1 + Q2, где Q1 - количество теплоты, которое выделится при кристаллизации цинка при температуре плавления, Q2 - количество теплоты, которое выделится при остывании цинка от t1 до t2.

Количество теплоты Q1, которое выделяется при кристаллизации цинка, определяется формулой: Q = λ *m, где λ - удельная теплота кристаллизации цинка, m - масса цинка.

Количества теплоты Q2, которое необходимо для нагревания цинка определяется формулой: Q = C *m *(t2 - t1), где C - удельная теплоемкость цинка, m - масса цинка, t2, t1 - конечная и начальная температура. 

Q = 12 *10^4 Дж/кг *2 кг + 400 Дж/кг *°С *2 кг *(420 °С - 30 °С) = 552000 Дж.

ответ: при отвердевании и остывании цинка выделяется Q = 552000 Дж тепловой энергии.