Question

Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы изо льда массой 5 кг, взятого при температуре (-10 °C), получить воду при 100 °C? Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг * °C), температура его плавления 0 °C, удельная теплота плавления льда 340 кДж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг * °C), температура кипения воды 100 °CУдельная теплота парообразования воды 2,3МДж/кг Ответ должен быть 15405 КДж

Answer 1

Q  = cm (t2-t1)    нагревание льда от -10 до 0
Q= 2 100*5* (0-10)= 105 000 Дж
Q  = лm  плавление льда
Q=340 000*5= 1 700 000 ДЖ
Q  = cm (t2-t1)  нагревание воды от 0 до 100
Q= 4 200*5(100-0)= 2 100 000 ДЖ
Q=Lm  парообразование
Q=2 300 000*5=11 500 000
Q общ =2 100 000+1 700 000+105 000+11 500 000=15 405 000 Дж=15 405 кДж

Answer 2

Для решения этой задачи нужно учесть несколько этапов изменения состояния вещества: первое - нагревание льда до 0°C, второе - плавление льда при 0°C, третье - нагревание получившейся воды до 100°C, и четвертое - испарение воды при 100°C.

Давайте рассмотрим каждый этап по отдельности и вычислим количество теплоты, затрачиваемое на каждый из них:

1. Нагревание льда до 0°C: Масса льда (m) = 5 кг Удельная теплоемкость льда (c) = 2100 Дж/(кг * °C) Начальная температура (T1) = -10°C Конечная температура (T2) = 0°C Количество теплоты (Q1) = m * c * (T2 - T1) Q1 = 5 кг * 2100 Дж/(кг * °C) * (0°C - (-10°C)) = 105,000 Дж = 105 кДж

2. Плавление льда при 0°C: Удельная теплота плавления льда (L) = 340 кДж/кг Количество теплоты (Q2) = m * L Q2 = 5 кг * 340 кДж/кг = 1700 кДж

3. Нагревание воды до 100°C: Удельная теплоемкость воды (c) = 4200 Дж/(кг * °C) Начальная температура (T1) = 0°C Конечная температура (T2) = 100°C Количество теплоты (Q3) = m * c * (T2 - T1) Q3 = 5 кг * 4200 Дж/(кг * °C) * (100°C - 0°C) = 210,000 Дж = 210 кДж

4. Испарение воды при 100°C: Удельная теплота парообразования воды (L) = 2,3 МДж/кг = 2300 кДж/кг Количество теплоты (Q4) = m * L Q4 = 5 кг * 2300 кДж/кг = 11500 кДж

Теперь сложим все эти количества теплоты, чтобы найти общее количество теплоты, необходимое для превращения льда при -10°C в воду при 100°C:

Общее количество теплоты = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Общее количество теплоты = 105 кДж + 1700 кДж + 210 кДж + 11500 кДж = 13,515 кДж

Ответ: 13,515 кДж (или 13.515 МДж).