Question

какое количество теплоты требуется для того чтобы изо льда массой 10 кг, взятого при температуре t1=-10°C, получить воду при температуре t2=20°C​

Answer 1

Ответ:

Q = 3,65 МДж

Объяснение:

1)

Нагреваем лед:

Q₁ = c₁·m·(t₀ - t₁) = 2100·10·(0 - (10)) = 210 000 Дж   или  0,21 МДж

2)

Плавим лед:

Q₂ = λ·m = 3,3·10⁵·10 = 3,60·10⁶ Дж  или  3,60 МДж

3)

Нагреваем получившуюся воду:

Q₃ = c₃·m·(t₃ - t₀) = 4200·10·(20 - 0) = 840 000 Дж   или  0,84 МДж

4)

Общее количество теплоты:

Q = Q₁+Q₂+Q₃ = 0,21+2,60+0,84 = 3,65 МДж

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится учет изменения температуры льда и воды, а также фазового перехода от льда к воде.

Сначала определим количество теплоты, необходимое для нагревания льда от температуры t1 до точки плавления (0°C). Для этого используем следующую формулу:

Q1 = m * c * ΔT1,

где: Q1 - количество теплоты, m - масса льда (10 кг), c - удельная теплоемкость льда (2 090 Дж/кг·°C), ΔT1 - изменение температуры льда (0°C - (-10°C) = 10°C).

Q1 = 10 кг * 2 090 Дж/кг·°C * 10°C = 209 000 Дж.

Теперь рассмотрим фазовый переход от льда к воде. Для этого нам понадобится учет удельной теплоты плавления льда:

Q2 = m * L,

где: Q2 - количество теплоты, m - масса льда (10 кг), L - удельная теплота плавления льда (334 000 Дж/кг).

Q2 = 10 кг * 334 000 Дж/кг = 3 340 000 Дж.

Теперь учтем нагревание воды от 0°C до 20°C:

Q3 = m * c * ΔT2,

где: Q3 - количество теплоты, m - масса воды (10 кг), c - удельная теплоемкость воды (4 180 Дж/кг·°C), ΔT2 - изменение температуры воды (20°C - 0°C) = 20°C.

Q3 = 10 кг * 4 180 Дж/кг·°C * 20°C = 836 000 Дж.

Теперь найдем общее количество теплоты:

Qобщ = Q1 + Q2 + Q3 = 209 000 Дж + 3 340 000 Дж + 836 000 Дж = 4 385 000 Дж.

Таким образом, для получения воды при температуре 20°C изо льда массой 10 кг, взятого при температуре -10°C, потребуется 4 385 000 Дж теплоты.