Question

Какое количество теплоты необходимо, чтобы лёд массой 3 кг, взятый при температуре -10 градусов нагреть, расплавить и полученную воду нагреть до 20 градусов?​

Answer 1

Мы наблюдаем 3 тепловых процесса: нагревание, плавление, нагревание, значит, Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

Q₁ = cm(t плавления - t₁) = 2 100 ˣ 3 ˣ 10 = 63 000 Дж = 63 кДж

Q₂ = λm = 3,4 ˣ 10⁵ ˣ 3 = 1 020 000 Дж = 1 020 кДж

Q₃ = сm(t₂ - tплавления) = 4 200 ˣ 3 ˣ 20 = 252 000 Дж = 252 кДж

Q = 63 + 1 020 + 252 = 1 335 кДж

Ответ: 1 335 кДж

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать формулу для расчета теплоты (Q), необходимой для изменения температуры вещества:

Q = m * c * ΔT

где: Q - теплота (в джоулях) m - масса вещества (в килограммах) c - удельная теплоемкость (в джоулях на градус Цельсия на килограмм) ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия)

Давайте разделим задачу на несколько этапов:

1. Нагрев льда с температурой -10 градусов до 0 градусов (расплавление).
2. Плавление льда в воду при 0 градусов.
3. Нагрев полученной воды с 0 градусов до 20 градусов.

Для каждого этапа мы будем использовать формулу и затем сложим полученные значения.

1. Нагрев льда до 0 градусов: m = 3 кг c_льда = 2100 Дж/(кг*°C) (удельная теплоемкость льда) ΔT = 0°C - (-10°C) = 10°C

   Q1 = 3 кг * 2100 Дж/(кг*°C) * 10°C = 63 000 Дж

2. Расплавление льда в воду: Для данного этапа нам понадобится дополнительная теплота, равная массе льда, умноженной на удельную теплоемкость плавления льда (Лед -> Вода). c_плавления = 334 000 Дж/кг (удельная теплоемкость плавления льда)

   Q2 = 3 кг * 334 000 Дж/кг = 1 002 000 Дж

3. Нагрев воды с 0°C до 20°C: c_воды = 4186 Дж/(кг*°C) (удельная теплоемкость воды) ΔT = 20°C - 0°C = 20°C

   Q3 = 3 кг * 4186 Дж/(кг*°C) * 20°C = 251 160 Дж

Теперь сложим все полученные значения:

Q_всего = Q1 + Q2 + Q3 Q_всего = 63 000 Дж + 1 002 000 Дж + 251 160 Дж = 1 316 160 Дж

Итак, общее количество теплоты, необходимое для нагрева льда массой 3 кг с температурой -10 градусов до получения воды с температурой 20 градусов, составляет 1 316 160 джоулей (1.316 МДж).