Question

Какое количество теплоты потребуется, чтобы расплавить 100 г льда, взятого при температуре -10 °С, а затем воду нагреть до 20 °С?

Answer 1

Ответ:  41,4 кДж.

Объяснение:

Дано

m(льда)=100 г=0,1 кг

t1=-10°С

t2=0°С

t3=20°С

c(льда)=2100 Дж/кг*°С

с(воды)=4200 Дж/кг*°С

λ=330 000 Дж/кг

--------------

Q=?

Решение

Теплота плавления определяется по формуле

Q1=λm = 330000*0.1 = 33000 Дж=33 кДж.

Теплота нагрева воды от 0°С до 20°С определяют по формуле

Q2=cmΔt = 0.1*4200 (20°С-0°С) = 8400 Дж =8,4 кДж.

Общее количество теплоты равно Q=Q1+Q2;

Q=33+8,4=41,4 кДж.

Answer 2

Для расчета количества теплоты, необходимого для расплавления льда и нагрева получившейся воды, мы должны учесть два этапа: расплавление льда и нагрев воды.

Для расплавления льда мы используем формулу:

Q1 = m * Lf

где Q1 - количество теплоты, m - масса льда, Lf - удельная теплота плавления.

Удельная теплота плавления для льда составляет около 334 Дж/г.

Таким образом, количество теплоты, необходимое для расплавления 100 г льда, будет:

Q1 = 100 г * 334 Дж/г = 33 400 Дж

Затем мы рассчитываем количество теплоты, необходимое для нагрева воды с температуры -10 °С до 20 °С, используя формулу:

Q2 = m * Cp * ΔT

где Q2 - количество теплоты, m - масса воды, Cp - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды составляет около 4,18 Дж/(г·°C).

Изменение температуры равно:

ΔT = 20 °C - (-10 °C) = 30 °C

Предположим, что все 100 г льда полностью расплавились и превратились в воду. Тогда масса воды составит также 100 г.

Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагрева этой воды, будет:

Q2 = 100 г * 4,18 Дж/(г·°C) * 30 °C = 12 540 Дж

Общее количество теплоты, необходимое для расплавления 100 г льда при температуре -10 °С и нагрева получившейся воды до 20 °С, будет:

Q = Q1 + Q2 = 33 400 Дж + 12 540 Дж = 45 940 Дж

Таким образом, для данной задачи потребуется 45 940 Дж теплоты.