Question

Какое количество теплоты необходимо,чтобы из льда массой 2 кг при температуре -5°С ,получить пар с температурой 100°С.

Answer 1

Q = Q1 (нагрев льда) + Q2 (плавление льда, превращение в воду) + Q3 (нагрев воды) + Q4 (кипение воды, парообразование)

Q1 = c1m(t2 - t1), с1 = 2100 Дж / кг * °С, t2 = 0°C, t1 = -10°C

Q2 = λm, λ = 330000 Дж/кг

Q3 = c2m(t3 - t2), t3 = 100°C

Q4 = Lm, L = 2300000 Дж/кг

Q = m * (c1 * (t2 - t1) + λ + c2 * (t3 - t2) + L) = 2 * (2100 * 10 + 330000 + 4200 * 100 + 2300000) = 2 * 3060500 = 6121000 Дж = 6,121 МДж

Ответ: 6,121 МДж

Answer 2

Для решения этой задачи, нам потребуется учитывать два процесса: нагревание льда до точки плавления и его последующее испарение.

1. Нагревание льда до точки плавления (0°C):

Сначала, нам нужно нагреть лед с температурой -5°C до точки плавления при 0°C. Для этого применим формулу для расчета количества теплоты:

Количество теплоты = масса * удельная теплоемкость * изменение температуры

где:

• масса = 2 кг (масса льда)
• удельная теплоемкость (льда) ≈ 2090 Дж/кг*°C (приближенное значение для льда)
• изменение температуры = 0°C - (-5°C) = 5°C

Количество теплоты для нагревания льда до точки плавления: Q1 = 2 кг * 2090 Дж/кг*°C * 5°C = 20 900 Дж

2. Последующее испарение льда при температуре 0°C:

Теперь, чтобы превратить лед при 0°C в пар при 100°C, нужно учесть изменение фазы (переход из твердого состояния в газообразное) и нагревание пара до 100°C.

Для расчета количества теплоты, необходимой для перехода льда в пар, используем следующую формулу:

Количество теплоты = масса * удельная теплота парообразования

где:

• масса = 2 кг (масса льда)
• удельная теплота парообразования для льда ≈ 334 000 Дж/кг (приближенное значение)

Количество теплоты для парообразования льда: Q2 = 2 кг * 334 000 Дж/кг = 668 000 Дж

3. Нагрев пара до температуры 100°C:

Теперь, чтобы нагреть пар от точки кипения (100°C) до 100°C, используем формулу:

Количество теплоты = масса * удельная теплоемкость * изменение температуры

где:

• масса = 2 кг (масса пара)
• удельная теплоемкость (пара) ≈ 2010 Дж/кг*°C (приближенное значение для пара)
• изменение температуры = 100°C - 100°C = 0°C

Количество теплоты для нагревания пара до 100°C: Q3 = 2 кг * 2010 Дж/кг*°C * 0°C = 0 Дж (так как изменение температуры равно нулю)

Итак, общее количество теплоты, необходимое для превращения 2 кг льда при -5°C в пар при 100°C, равно:

Общее количество теплоты = Q1 + Q2 + Q3 = 20 900 Дж + 668 000 Дж + 0 Дж ≈ 688 900 Дж

Таким образом, для этого процесса потребуется около 688 900 Дж теплоты.