Question

!!!40 БАЛЛОВ!!! смесь из 2 кг льда и 10 кг воды, находящуюся в тепловом равновесии, необходимо нагреть до 60*, используя количество теплоты, выделевшееся при конденсации водяного пара взятого при температуре 100* а)найдите кол-во теплоты, необходимое для нагревания воды.б) найдте кол-во теплоты, необходимое для плавления льда и нагревания образовавшейся из него воды.в) найдите необходимую массу водяного пара.

Answer 1

Ответ:

Правильный ответ будет А

Answer 2

Для решения этой задачи, нам понадобится учесть несколько физических процессов и использовать соответствующие теплоемкости и удельные теплоты.

а) Найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды с 10°C до 60°C. Для этого используем формулу:

Q = m * c * ΔT

где: Q - количество теплоты (в джоулях) m - масса воды (в кг) c - удельная теплоемкость воды (при постоянном давлении), c ≈ 4.18 Дж/(г°C) ΔT - изменение температуры (в °C)

ΔT = 60°C - 10°C = 50°C m = 10 кг

Q = 10 кг * 4.18 Дж/(г°C) * 50°C = 2090 Дж

б) Теперь найдем количество теплоты, необходимое для плавления 2 кг льда и нагревания образовавшейся из него воды до 60°C. Сначала найдем количество теплоты, необходимое для плавления льда:

Q1 = m1 * Lf

где: Q1 - количество теплоты для плавления льда (в джоулях) m1 - масса льда (в кг) Lf - удельная теплота плавления льда (Lf ≈ 334 Дж/г)

m1 = 2 кг = 2000 г Lf = 334 Дж/г

Q1 = 2000 г * 334 Дж/г = 668000 Дж

Теперь найдем количество теплоты для нагрева воды из льда до 60°C, используя удельную теплоемкость воды (c ≈ 4.18 Дж/(г°C)):

Q2 = m1 * c * ΔT

ΔT = 60°C - 0°C = 60°C

Q2 = 2000 г * 4.18 Дж/(г°C) * 60°C = 501600 Дж

Общее количество теплоты для плавления льда и нагрева воды:

Q_плавление_и_нагрев = Q1 + Q2 = 668000 Дж + 501600 Дж = 1163600 Дж

в) Теперь найдем необходимую массу водяного пара, которая была использована для нагревания смеси. Мы знаем, что при конденсации 1 грамма водяного пара выделяет 2260 Дж теплоты. Мы можем использовать эту информацию, чтобы найти массу водяного пара:

Q_конденсация = 1163600 Дж

Масса водяного пара (m_пара) = Q_конденсация / удельная теплота конденсации

Удельная теплота конденсации (Lc) ≈ 2260 Дж/г

m_пара = 1163600 Дж / 2260 Дж/г ≈ 515.16 г

Итак, для нагрева смеси из 2 кг льда и 10 кг воды до 60°C и использования количества теплоты, выделенного при конденсации водяного пара при температуре 100°C, необходимо:

а) 2090 Дж теплоты для нагрева воды. б) 1163600 Дж теплоты для плавления льда и нагрева образовавшейся из него воды. в) Примерно 515.16 г водяного пара.