Question

Какое количество теплоты необходимо чтобы из 10 кг льда взятого при температуре -10 градусов получить воду при 20 градусах

Answer 1

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

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 = 20°C

Q4 = Lm, L = 2300000 Дж/кг

Q = m * (c1 * (t2 - t1) + λ + c2 * (t3 - t2) + L) = 10 * (2100 * 10 + 330000 + 4200 * 20) = 10 * 435000 = 4350000 Дж = 4,35 МДж

Answer 2

Для преобразования льда в воду при постоянной температуре, необходимо затратить теплоту на плавление льда и нагрев воды.

1. Теплота плавления льда (которая не меняет температуру, а лишь изменяет его фазу) можно вычислить, используя удельную теплоту плавления льда:

   Удельная теплота плавления льда (L) ≈ 334,000 Дж/кг

   Количество теплоты для плавления льда = масса льда (m) × удельная теплота плавления льда (L)

   Количество теплоты для плавления льда = 10 кг × 334,000 Дж/кг

2. После плавления льда, необходимо нагреть получившуюся воду до 20 градусов.

   Удельная теплоемкость воды (c) ≈ 4,186 Дж/(градус × кг)

   Количество теплоты для нагрева воды = масса воды (m) × удельная теплоемкость воды (c) × изменение температуры (ΔT)

   Количество теплоты для нагрева воды = 10 кг × 4,186 Дж/(градус × кг) × (20 градусов - 0 градусов)

Теперь сложим оба значения, чтобы получить общее количество теплоты, необходимое для преобразования 10 кг льда при -10 градусах в воду при 20 градусах:

Количество теплоты = (10 кг × 334,000 Дж/кг) + (10 кг × 4,186 Дж/(градус × кг) × 20 градусов)

Рассчитаем:

Количество теплоты = 3,340,000 Дж + 837,200 Дж

Количество теплоты ≈ 4,177,200 Дж

Таким образом, для преобразования 10 кг льда при -10 градусах в воду при 20 градусах необходимо около 4,177,200 Дж теплоты.