ОГЭ Физика: Как ответить на вопрос о плавке свинца в стальной коробке?

Ответы

1. Святополк Осипов 09.03.2025 в 11:23

   Рассмотрим задачу о плавке свинца в стальной коробке, типичную для ОГЭ по физике. Важно понимать, что здесь ключевую роль играет теплообмен и фазовый переход.

   1. Определение начальных условий: Необходимо знать массы свинца (m_пс) и стальной коробки (m_ст), их начальные температуры (T_{пс, нач} и T_{ст, нач} соответственно), а также теплоемкости свинца (c_пс) и стали (c_ст). Если эти данные не даны в условии, их нужно будет найти по табличным значениям или рассчитать.
   2. Фазовый переход: Свинец плавится при температуре 327°C. Важно определить, достигает ли начальная температура свинца этой температуры. Если нет, то сначала свинец нагреется до точки плавления, а затем растает. Рассатывание не требует энергии, но необходимо учитывать теплоту фазового перехода (λ).
   3. Теплообмен: После достижения свинцом точки плавления, он начнет отдавать тепло стальной коробке. Теплообмен происходит до тех пор, пока температуры свинца и стали не выравнятся (T_к).
   4. Уравнения теплообмена:
      • Q₁ — количество тепла, отданное свинцом при нагреве до точки плавления: Q₁ = m_пс * c_пс * (T_пл — T_{пс, нач})
      • Q₂ — количество тепла, необходимое для расплавления свинца: Q₂ = m_пс * λ
      • Q₃ — количество тепла, отданное свинцом при нагреве расплавленного металла до температуры выравнивания: Q₃ = m_пс * c_пс * (T_к — T_пл)
      • Q₄ — количество тепла, полученное стальной коробкой при нагревании от начальной температуры до температуры выравнивания: Q₄ = m_ст * c_ст * (T_к — T_{ст, нач})
   5. Условие теплового равновесия: Сумма тепла, отданного свинцом, равна количеству тепла, полученному стальной коробкой: Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q₄. Подставляем выражения для каждого количества тепла и решаем уравнение относительно T_к.
   6. Анализ результата: Проверяем, что полученная температура выравнивания физически реалистична (не ниже температуры плавления свинца и не выше разумных пределов). Если результат выходит за рамки допустимого, возможно, допущена ошибка в расчетах или интерпретации условия.

   При решении подобных задач важно внимательно читать условие, правильно определять начальные данные и учитывать все этапы процесса – нагрев, фазовый переход (если требуется) и теплообмен.

   Ответить