Лед может быть легкоплавким
2018-03-10 
1 кг льда и 1 кг легкоплавкого вещества, не смешивающегося с водой, при температуре $- 40^ < \circ>С$ помещены в теплоизолированный сосуд с нагревателем внутри. На нагреватель подали постоянную мощность. Зависимость температуры в сосуде от времени показана на рис. Удельная теплоемкость льда $c_ <л>= 2 \cdot 10^ <3>Дж/кг \cdot К$; твердого вещества $c = 10^ <3>Дж/кг \cdot К$.
Найти удельную теплоту плавления вещества $\lambda$ и его удельную теплоемкость $c_<1>$ в расплавленном состоянии.
Наличие на графике плато при температуре $- 20^ < \circ>С$ свидетельствует о том, что это и есть температура плавления вещества (плато при температуре $0^ < \circ>С$ соответствует температуре таяния льда). Как видно из графика, нагрев от начальной температуры -40 до $- 20^ < \circ>С$ потребовал времени $\tau_ <1>=60 с$, а количество гепла, выделенное нагревателем, при этом составило $P \tau_<1>$, где $P$ — мощность нагревателя. Уравнение теплового баланса для данного процесса запишем в виде
$(c_ <л>+ c) m \cdot 20^ < \circ>C = P \tau_<1>$.
Для полного расплавления вещества потребовалось время $\tau_ <2>= 100 с$. Поскольку температура при этом не менялась,
$m \lambda = P \tau_<2>$.
Поделив первое и второе уравнения друг иа друга, найдем удельную теплоту плавления вещества
$\lambda = (c_ <л>+ с) ( \tau_<2>/ \tau_<1>) \cdot 20^ < \circ>С = 105 Дж/кг$.
Дальнейший нагрев льда и плавление вещества от температуры $- 20$ до $0^ < \circ>С$, как видно из графика, потребовал времени $\tau_ <3>= 80 с$ и уравнение теплового баланса для этого процесса будет иметь вид
$(c_ <л>+ c_<1>) m \cdot 20^ < \circ>С = P \tau_<3>$.
Снова поделив это уравнение на первое уравнение, найдем теплоемкость вещества в расплавленном состоянии
$c_ <1>= (c_ <л>+ c) ( \tau_ <3>/ \tau_<1>) — c_ <л>= 2 \cdot 10^ <3>\frac<Дж><кг \cdot К>$.
Источник
Лед может быть легкоплавким
2016-10-20
1 кг льда и 1 кг легкоплавкого вещества, не смешивающегося с водой, при $- 40^ < \circ>C$ помещены в теплоизолированный сосуд с нагревателем внутри. На нагреватель подали постоянную мощность. Зависимость температуры в сосуде от времени показана на графике. Удельная теплоемкость льда $C_ <л>= 2,1 \cdot 10^ <3>Дж/(кг \cdot ^ < \circ>C)$, а легкоплавкого вещества в твёрдом состоянии $C = 10^ <3>Дж/(кг \cdot ^ < \circ>C)$. Найдите удельную теплоту плавления вещества $\lambda$ и его удельную теплоёмкость в расплавленном состоянии $C_<1>$.
Из первого участка графика следует, что в течение времени $\Delta t_ <1>= 60 с$ происходит процесс нагрева льда и находящегося в твёрдом состоянии вещества от $T_ <1>= — 40^ < \circ>С$ до $T_ <2>= — 20^ < \circ>С$. Если мощность нагревателя равна $N$, то уравнение теплового баланса для этого процесса имеет вид:
$m(C_ <л>+ C)(T_ <2>— T_<1>) = N \Delta t_<1>$,
где $m = 1 кг$ — масса льда (она равна массе вещества). Далее, в течение времени $\Delta t_ <2>= 100 с$ (второй участок графика) происходит плавление вещества при $T_ <2>= —20^ < \circ>С$. При этом
$\lambda m = N \Delta t_<2>$.
Наконец, в течение времени $\Delta t_ <3>= 80 с$ (третий участок графика) происходит нагрев льда и расплавленного вещества от температуры $T_ <2>= -20^ < \circ>С$ до температуры $T_ <3>= 0^ < \circ>С$, и
$m(C_ <л>+ C_<1>)(T_ <3>— T_<2>) = N \Delta t_<3>$.
Источник
Лед может быть легкоплавким
О чем умолчал Перышкин?
О том, как сделать домашнее задание, ответить на вопросы и решить задачи в упражнениях!
Уверена, что думающие ученики сначала всё сделают сами, а эти сведения будут помощью «застрявшим в пути».
Ответы на ДЗ по физике помогут вам проверить себя и найти ошибки.
Ответы на ДЗ из упражнений соответствуют всем выпускам учебников этого автора, начиная с 1989 г.
Так как номера упражнений с одинаковыми вопросами в разных выпусках различаются, ответы на вопросы к упражнениям скомпонованы по темам параграфов.
На этой странице ГДЗ по темам: «Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавления и отвердевания. Удельная теплота плавления»
Плавление и отвердевание кристаллических тел
1. Сравните температуру плавления твердой ртути и твердого спирта. У какого из этих веществ температура плавления выше?
По таблицам:
У твердой ртути температура плавления равна минус 39 о С. При температуре выше, чем минус 39 о С ртуть будет находиться в жидком состоянии.
У твердого спирта температура плавления равна минус 114 о С. При температуре выше, чем минус 114 о С спирт будет находиться в жидком состоянии.
У ртути температура плавления выше, чем у спирта.
2. Какой из металлов самый легкоплавкий? самый тугоплавкий?
Самый легкоплавкий металл — ртуть (минус 39 о С), а самый тугоплавкий металл — вольфрам (3387 о С).
3. Будет ли плавиться свинец, если его бросить в расплавленное олово?
По таблицам:
У олова температура плавления составляет 232 о С.
У свинца температура плавления равна 327 о С.
Поэтому, если бросить кусок свинца в расплавленное олово, то температура этого олова будет недостаточна для плавления свинца.
Свинец не расплавится.
4. Можно ли в алюминиевом сосуде расплавить цинк?
По таблицам:
У алюминия температура плавления равна 660 о С.
У цинка — 420 о С.
Цинк можно расплавить в алюминиевом сосуде, т.к. его температура плавления ниже, чем у алюминия.
5. Почему для измерения температуры наружного воздуха в холодных районах применяют термометры со спиртом, а не с ртутью?
По таблицам:
Температура замерзания (отвердевания) ртути — минус 39 о С.
температура замерзания (отвердевания) спирта — минус 114 о С.
При сильных морозах (ниже минус 39 о С) ртуть замерзнет, и ртутным термометром нельзя будет пользоваться.
А спиртовые термометры выдержат даже морозы в Антарктиде (ниже 80 о С)!
Удельная теплота плавления
1. Даны графики зависимости температуры от времени двух тел одинаковой массы. 
Графики состоят из трех участков: нагревание твердого тела, плавление тела (горизонтальный участок) и наггревание расплавленного тела.
а) У какого тела выше температура плавления?
Плавление происходит при неизменной температуре плавления (горизонтальный участок графика).
По графику видно, что у первого тела температура плавления выше, чем у второго тела.
б) У какого тела больше удельная теплота плавления?
По графику видно, что горизонталный участок (время полного плавления тела) длиннее у второго тела
Формула для плавления: Q = λm
При одинаковой массе второе тело для полного плавления требует большего времени.
За большее время ему подводится для плавления большее количество теплоты, чем первому телу.
Но это воможно только, если удельная теплота плавления второго тела (λ) больше, чем удельная теплота плавления (λ) у первого тела.
в) Одинаковы ли удельные теплоёмкости тел?
Формула для нагревания: Q = cm (t2 — t1)
За время t при нагревании обоим телам передается одинаковое количество теплоты: Q1= Q2
с1m1(t1-0) = c2m2(t2-0)
c1m1t1 = c2m2t2
Но массы тел одинаковы.
Тогда c1t1 = c2t2
Температура первого тела оказывается выше, чем второго.
Это возможно, если с1 По следам «английских ученых»
Источник
Лед может быть легкоплавким
Этот удивительный лед
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Я очень люблю зиму это сказочное время года, люблю строить снежные пещеры, сидеть у окна и рассматривать замысловатые морозные узоры на окне. Как прекрасно выйти ранним утром и увидеть природу в белоснежном сверкающем инее, когда твой взгляд привлекает пушистый снег. Как же получается это чудо? Что же такое лёд? Как он получается и какими свойствами обладает?
Цель исследования: изучить свойства льда.
определить в каких условиях получается лёд;
изучить необходимую литературу по данной теме;
использовать интернет ресурсы;
исследовать свойства льда на опытах;
Гипотеза исследования: лед – это замороженная вода. Он приносит человеку, как пользу, так и вред.
Примерно 70% земной поверхности покрыто водой. И только 1% воды
в мире находится в доступе и пригоден для потребления людьми. Приблизительно 97% воды слишком соленая и 2 % находится в форме льда.
Вода — это замечательное вещество, потому что она может существовать в трех различных формах: жидкой, газообразной (водяной пар) и твердой (лед). Вода замерзает, охлаждаясь до 0 °С. Проверим это.
Возьмём форму, заполним её водой и поставил в холодильник.
Через некоторое время вода превратилась в лёд (см. приложение 1).
Вода, замерзая, превращается в лед, но редко задумываемся – какими удивительными свойствами обладает самый обыкновенный лед.
Три состояния воды.
Вода в твердое состояние переходит двумя путями.
Первый — когда она охлаждается до 0 °С, ее точки замерзания. Так делают кубики льда в морозильнике.
Второй — когда замерзает водяной пар. Именно так образуется иней в холодильнике, на деревьях, проводах.
Зимой мы наблюдаем, какие формы и узоры создает замерзшая вода. Как это происходит? Оказывается, что ледяные кристаллы образуют узоры на холодном оконном стекле, когда водяной пар замерзает медленно. Если мы поймаем снежинки на кусок черной ткани или картона и с помощью увеличительного стекла рассмотрим их, то увидим, что они разной формы, но все — шестиконечные! Сосульки растут, когда вода капает в очень холодном воздухе. что впервые в 1635 г. на прекрасные снежинки как на кристаллы строгой формы обратил внимание немецкий учёный Иоганн Кеплер. Основы «снежинковедения», заложил американский фермер Вилсон Бентли (1865-1931). А вообще наука, которая изучает свойства льда и снега называется гляциология.
Из наблюдений я узнал, что лёдбесцветный. Синеватый оттенок лед получает в немалых скоплениях. Имеет стеклянный блеск. Прозрачный. Хрупкий. Не тонет в воде. Почему лёд не тонет?
Когда вода превращается в лед, она занимает больше пространства, чем когда она была в жидком состоянии. Это делает лед легче воды, из которой он получился, поэтому лед плавает, хотя и сильно погружается. Так получаются айсберги. Слово айсберг английского происхождения и означает ледяную гору. Айсберг — это ледяная глыба, плывущая в море. В некоторых случаях айсберги перемещаются на многие километры. Айсберги представляют огромную опасность для мореходства. Большая часть айсбергов встречается в ледниковых зонах Арктики. Самый большой из зарегистрированных айсбергов имел длину 322 км и ширину 97 км – это больше, чем площадь страны Бельгии!
Опыт 1. Лед требует пространства
Поместим кусочек льда в бокал и нальем туда до краев воды. Что произойдет, когда лед растает? Переполнится ли стакан? Когда кубик льда растает, уровень воды останется практически прежним. Это происходит потому, что вода, образовавшаяся изо льда, занимает меньше пространства, чем лед (см. приложение 1).
Оборудование: маленькая баночка из стекла или толстого пластика, фольга.
1. Заполним её до краев водой и сделаем неплотную крышку из фольги. Поставим в холодильник и подождем, пока вода хорошенько замерзнет.
2. Лёд приподнял крышку (см. приложение 1).
Когда капельки воды превращались в лёд, между льдинками накапливался воздух, которому тоже нужно пространство. Поэтому лёд занимает больший объем, чем вода, из которой он получается. Именно по этой причине зимой могут лопаться водопроводные трубы. Вода внутри них расширяется при замерзании и разрывает места соединения или сами трубы. Так может нам вредить лёд.
Опыт 2. Подними лед спичкой
Оборудование: стакан с водой, кубик льда, спичка, немного соли. На плавающий в воде кусочек льда аккуратно положим спичку. Теперь посыплем немного соли вокруг спички. Вскоре она вмерзнет в лед, и мы сможем за эту спичку поднять кусочек льда (см. приложение 2).
Когда ты посыпаешь солью лед, он тает. Это происходит потому, что соленая вода замерзает при более низкой температуре, чем обычная. Другими словами, для того, чтобы соленая вода превратилась в лед, температура должна быть ниже 0° С. Но под спичку соль не попадает, и она оказывается вмерзшей в лед. Зимой дороги посыпают солью: соленая вода не замерзает и при температуре ниже 0° C.
Опыт 3. Какой материал лучше сохраняет лёд?
Оборудование: фольга, вата, бумага и 3 одинаковых кусочка льда.Завернём лёд в материал. Через час проверим, что произошло?
(см. Приложение 3)
Лёд, который был завёрнут в вату, почти не растаял, а лёд из фольги сильно подтаял. Вата содержит больше воздуха, чем фольга и бумага, а воздух плохой проводник тепла и не допускает проникновения теплого комнатного воздуха внутрь материала.
Подтвердим это на другом опыте.
Насыплем в целлофан кусочки льда, завернём его в пуховый платок. Дополнительно завернём в шубу. Через 7 часов проверим. Лёд сохранился, слегка подтаяв. Так человек в быту может сохранять замороженные продукты, когда нет электричества (см. приложение 4,5).
Зная физические свойства льда, человек давно использует их в своей практической деятельности. Так, например, иногда применяется прокладка голых электрических проводов прямо по льду, так как электропроводность сухого льда и снега очень мала. Она во много раз меньше электропроводности воды.
Природный лёд используется для хранения и охлаждения пищевых продуктов. Он хорошо сохраняет витамины(см. приложение 5).
Он используется в медицине, как кровоостанавливающее средство, избавляет нас от синяков. У некоторых астматиков при ночном приступе вызывает облегчение глотание небольших кусочков льда. К натруженным за день ногам вернется легкость, если их протереть замороженным мятным настоем. Охлаждение замедляет все физиологические процессы в организме, облегчает работу хирурга при сложных и длительных операциях. Особенно при операциях на мозге. К тому же низкая температура подавляет деятельность микроорганизмов .
Эскимосы в Канаде строили дома изо льда, чтобы жить в них во время дальних охотничьих путешествий. Эти дома, называемые иглу, строились из плотных снежных блоков, уложенных друг на друга и образующих куполообразную хижину (см. приложение 6).
Лёд может вызывать стихийные бедствия
Обледенение летательных аппаратов, судов, сооружений, дорожного полотна и почвы, речные заторы с наводнениями, ледяные обвалы (см. приложение 6)
Наша гипотеза подтвердилась.
Лед – это замороженная вода. Он таинственный и необыкновенный. Лёд может выглядеть совершенно по-разному, принимая форму прозрачных градин и сосулек, хлопьев пушистого снега, колючего инея на проводах, плотной блестящей корки льда или гигантских ледниковых масс. Лед обладает большой разрушительной силой, но и приносит большую пользу для человека. Из него можно построить жилище, лед лечит, защищает от вымерзания, сохраняет наши продукты питания.
Лёд – это красота! Из него можно делать прекрасные скульптуры!
Я думаю, что лёд таит в себе ещё много загадок.
— Арабаджи В. И. «Загадки простой воды»
— Паундер Э. Р. «Физика льда»
— «Почему и потому»
Как образуется лёд?
Опыт 1. Лед требует пространства
Опыт 2Подними лёд спичкой
Опыт 3.Какой материал лучше сохраняет лёд?
Источник
