Какая энергия потребуется для плавления стального цилиндра массой 4 кг, взятого при температуре плавления?

Рассчитайте количество энергии, необходимой для плавления стального цилиндра массой 4 кг, если он уже нагрет до температуры плавления.

Найдите удельную теплоту плавления

Изделие из стали – кристаллические тело. В момент достижения температуры плавления его атомы еще связаны друг с другом и находятся в узлах кристаллической решетки. Для  ослабления связей между частицами и полного разрушения  решетки нужно подвести еще некоторое количество энергии. В процессе плавления температура не повышается. Вся подводимая энергия тратится на разрыв связей. Для плавления разных веществ одной и той же массы требуется разное количество энергии.

Определение.  Удельная теплота плавления — это количество теплоты, которое нужно сообщить одному килограмму кристаллического вещества, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое.

Найдите в справочнике или учебнике удельную теплоту плавления для стали. Она обозначается, как правило, буквой λ и  должна быть равна 0,78 * 10⁵ Дж/кг (в зависимости от марки стали может иметь и другое значение). 

Интересно сравнить удельную теплоту стали и других металлов:

• алюминий — 3,9 * 10⁵ Дж/кг; 
• сталь — 0,78 * 10⁵ Дж/кг;
• свинец — 0,25 * 10⁵ Дж/кг.

Рассчитайте количество энергии

Формула для нахождения теплоты Q , необходимой для плавления тела любой массы m:

Q = λm.

Подставьте в формулу значения удельной теплоты плавления λ и массы m:

Q = 4 кг *  0,78 * 10⁵ Дж/кг = 3,12 * 10⁵ Дж.

Ответ: Для плавления стального цилиндра требуется подвести еще 3,12 * 10⁵ Дж энергии.

Количество теплоты, которое необходимо для плавления стали, можно рассчитать по формуле ( так как стальной цилиндр взят при температуре плавления, то дополнительный нагрев не требуется ):Q = λ * m, где λ — удельная теплота плавления стали ( λ = 0,84 * 105 Дж/( кг*К ) ), m — масса стального цилиндра ( m = 4 кг ).Рассчитаем необходимое количество теплоты:Q = λ * m = 0,84 * 105 * 4 = 336000 Дж = 336 кДж.Ответ: Для плавления стального цилиндра потребуется 336 кДж энергии.