Question

Определите количество теплоты которое потребуется для обращения в воду льда массой 3 кг взятого при 0°C Проведите расчёты для случаев а) потерями энергии пренебречь б) потери энергии составляют 20%. Почему результаты различаются?​

Answer 1

Ответ:

Количество энергии, необходимое для плавления и нагрева:

Q = Q1+Q2.

Q1 = λ*m, λ - удельная теплота плавления льда (λ = 34*10^4 Дж/кг), m - масса льда (m = 2 кг).

Q2 = C*m*(tк - tн), C - удельная теплоемкость воды (С = 4200 Дж/(К*кг)), tк - конечная температура (tк = 30 ºС), tн - начальная температура(tн = 0 ºС).

Рассчитаем необходимое количество энергии:

Q = Q1 + Q2 = λ*m + C*m*(tк - tн) = (34*10^4)*2 + 4200*2*30 = 680000 + 252000 = 932000 Дж = 932 кДж.

Ответ: 4) Нужно затратить 932 кДж энергии.

Answer 2

Для расчёта количества теплоты, необходимого для обращения льда в воду, используется удельная теплота плавления (теплота, необходимая для перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое при постоянной температуре). Удельная теплота плавления воды составляет около $334 \, \text{кДж/кг}$.

Пусть $Q$ - количество теплоты, необходимое для плавления 3 кг льда.

а) Если потерями энергии пренебречь, то весь выделяемый тепловой эффект плавления идет на плавление льда:

$Q = \text{масса} \times \text{удельная теплота плавления}$ $Q = 3 \, \text{кг} \times 334 \, \text{кДж/кг}$ $Q = 1002 \, \text{кДж}$

б) Если потери энергии составляют 20%, то реально выделяемое количество теплоты для плавления льда будет 80% от расчетного количества теплоты ($Q$):

$Q_{\text{реальное}} = 0.8 \times Q = 0.8 \times 1002 \, \text{кДж}$ $Q_{\text{реальное}} = 801.6 \, \text{кДж}$

Результаты различаются из-за того, что в случае потерь энергии часть выделяемой теплоты теряется и не участвует в процессе плавления льда, что приводит к уменьшению реального количества теплоты, необходимого для обращения льда в воду.