Question

Какое количество теплоты необходимо отобрать у 50 г водяного пара, чтобы получить 50 г льда при t = 0 градусов.

Answer 1

Q = mL + mλ = m(L + λ) = (50 * 10^-3)(330000 + 2300000) = 131500 Дж

Answer 2

Для решения этой задачи нужно учитывать изменение агрегатного состояния водяного пара и его охлаждение до температуры замерзания, а затем замерзание в лед. Здесь у нас есть два этапа:

1. Охлаждение водяного пара до температуры замерзания (0°C).
2. Замерзание водяного пара в лед при температуре замерзания (0°C).

Для каждого этапа используем удельную теплоту изменения состояния и удельную теплоёмкость, чтобы определить необходимое количество теплоты.

1. Охлаждение водяного пара до температуры замерзания: Для этого этапа используем формулу: Q1 = m * c_vapor * ΔT где: Q1 - количество теплоты, необходимое для охлаждения пара до температуры замерзания, m - масса водяного пара (в данном случае 50 г), c_vapor - удельная теплоёмкость водяного пара (при постоянном давлении) - примем значение около 2.0 J/(g°C) для данного расчёта, ΔT - изменение температуры (переводим из градусов Цельсия в Кельвины): ΔT = (0 + 273.15) - (0 + 273.15) = 0 К.

Подставим значения и рассчитаем Q1: Q1 = 50 г * 2.0 J/(g°C) * 0 К = 0 Дж (Джоуль).

2. Замерзание водяного пара в лед при температуре замерзания (0°C): Для этого этапа используем удельную теплоту плавления льда (теплоту изменения состояния) - примем значение около 334 J/g.

Q2 = m * L_fusion где: Q2 - количество теплоты, необходимое для замерзания пара в лед, m - масса водяного пара (в данном случае 50 г), L_fusion - удельная теплота плавления льда.

Подставим значения и рассчитаем Q2: Q2 = 50 г * 334 J/g ≈ 16700 Дж (Джоуль).

Теперь, чтобы получить общее количество теплоты, необходимое для образования 50 г льда, нужно сложить результаты обоих этапов:

Общее количество теплоты = Q1 + Q2 ≈ 0 Дж + 16700 Дж ≈ 16700 Дж.

Таким образом, необходимо отобрать приблизительно 16700 Дж теплоты у 50 г водяного пара, чтобы получить 50 г льда при температуре 0 градусов.