Твердый нафталин находится в теплоизолированном сосуде при температуре 80 °С. В сосуд наливают расплавленный нафталин массой 600 г, начальная температура которого равна 100 °С. С некоторого момента времени кусочки нафталина в сосуде перестают плавиться, а масса жидкого нафталина достигает 700 г. По результатам этого эксперимента определите удельную теплоемкость жидкого нафталина. Удельная теплота плавления нафталина 150 кДж/кг. Температура плавления нафталина 80 °С.
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии, который можно записать в виде:
mcΔT=mLmc\Delta T = mLmcΔT=mL
где:
m - масса вещества,
c - удельная теплоемкость,
ΔT\Delta TΔT - изменение температуры,
L - удельная теплота плавления.
Исходя из условия, можем записать:
m1c(T1−Tm)=mL+m2c(Tm−T2)m_1c(T_1 - T_m) = mL + m_2c(T_m - T_2)m1 c(T1 −Tm )=mL+m2 c(Tm −T2 )
где:
m1m_1m1 - масса твердого нафталина,
m2m_2m2 - масса жидкого нафталина,
T1T_1T1 - начальная температура твердого нафталина,
TmT_mTm - температура плавления нафталина,
T2T_2T2 - температура жидкого нафталина
Подставим известные значения:
m1c(100−80)=600⋅150+700⋅c(80−100)m_1c(100 - 80) = 600 \cdot 150 + 700 \cdot c(80 - 100)m1 c(100−80)=600⋅150+700⋅c(80−100)
20m1=90000−20000c20m_1 = 90000 - 20000c20m1 =90000−20000c
Из условия также известно, что масса твердого нафталина равна массе жидкого нафталина:
m1=m2=600gm_1 = m_2 = 600gm1 =m2 =600g
Подставим это значение в уравнение:
20⋅600=90000−20000c20 \cdot 600 = 90000 - 20000c20⋅600=90000−20000c
12000=90000−20000c12000 = 90000 - 20000c12000=90000−20000c
20000c=7800020000c = 7800020000c=78000
c=3,9 кДж/(кг⋅К)c = 3,9\, кДж/(кг \cdot К)c=3,9кДж/(кг⋅К)
Итак, удельная теплоемкость жидкого нафталина составляет 3,9 кДж/(кг \cdot К).