Question

Яка кількість теплоти потрібна, щоб перетворити 500 г льоду, який має температуру — 40°C, на пару при 100°C?

Answer 1

1)

Нагреваем лед до температуры плавления:

Q1 = c1*m*(t2-t1) = 2100*0,5*(0-(-40)) = 42 000 Дж

2)

Плавим лед:

Q2 = λ*m = 3,3*10⁵*0,5 = 165 000 Дж

3)

Нагреваем воду до температуры кипения:

Q3 = c3*m*(t3-t2) = 4200*0,5*(100-0) = 210 000 Дж

4)

Испаряем воду:

Q4 = L*m = 22,6*10⁵*0,5=1 130 000 Дж

5)

Общее количество теплоты:

Q = Q1+Q2+Q3+Q4 = 1 547 000 Дж  или  Q ≈1,55 Мдж

Answer 2

Для розрахунку кількості теплоти, необхідної для перетворення льоду на воду, і води на пару, потрібно використовувати різні формули.

Спочатку необхідно використати формулу для розрахунку кількості теплоти, необхідної для плавлення льоду:

Q1 = m * Lf

де Q1 - кількість теплоти, м - маса льоду, Lf - теплота плавлення льоду, яка становить 334 дж/г.

Q1 = 500 г * 334 Дж/г = 167000 Дж

Тепер необхідно використати формулу для розрахунку кількості теплоти, необхідної для перетворення рідини в пару:

Q2 = m * Lv

де Q2 - кількість теплоти, необхідної для перетворення рідини в пару, m - маса рідини, Lv - теплота пароутворення рідини, яка становить 2260 Дж/г.

Спочатку треба визначити, скільки тепла необхідно, щоб нагріти 500 г льоду з температури -40°C до температури плавлення льоду, яка становить 0°C:

Q3 = m * Cp * ΔT

де Q3 - кількість теплоти, необхідної для нагрівання льоду до температури плавлення, Cp - теплоємність льоду, яка становить 2,108 Дж/(г*°C), ΔT - зміна температури.

Q3 = 500 г * 2,108 Дж/(г*°C) * 40°C = 42160 Дж

Отже, загальна кількість теплоти, необхідна для перетворення 500 г льоду з температури -40°C на пару при 100°C, буде:

Q = Q3 + Q1 + Q2 = 42160 Дж + 167000 Дж + (500 г * 2260 Дж/г) = 1142160 Дж

Отже, для перетворення 500 г льоду з температуру -40°C на пару при 100°C, необхідно 1142160 Дж теплоти.