Для определения количества теплоты, необходимого для плавления белого чугуна, нужно учитывать его массу, начальную температуру и удельную теплоту плавления. Общая формула для расчета тепла, необходимого для изменения состояния вещества, выглядит следующим образом:
[
Q = m \cdot c \cdot \Delta T + m \cdot L,
]
где:
- (Q) — общее количество теплоты (Дж);
- (m) — масса вещества (кг);
- (c) — удельная теплоемкость (Дж/кг·°C);
- (\Delta T) — изменение температуры (°C);
- (L) — удельная теплота плавления (Дж/кг).
Для белого чугуна удельная теплоемкость составляет прибл. 460 Дж/кг·°C, а удельная теплота плавления — около 270 000 Дж/кг. Предположим, начальная температура чугуна — 20°C, а температура плавления — 1150°C. Подставим эти значения в формулу:
- Масса белого чугуна: 40 г = 0,04 кг
- (\Delta T = 1150 - 20 = 1130)°C
Расчет:
Нагрев до температуры плавления:
(
Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T = 0,04 \cdot 460 \cdot 1130 = 20 776 \text{ Дж}
)
Плавление:
(
Q_2 = m \cdot L = 0,04 \cdot 270000 = 10 800 \text{ Дж}
)
Общая теплота:
(Q_{total} = Q_1 + Q_2 = 20 776 + 10 800 = 31 576 \text{ Дж}
)
Поэтому для плавления 40 г белого чугуна потребуется около 31 576 Дж энергии.
Категория: Физика
Теги: термодинамика, материалы, металлургия