Question

рассчитайте энергию нужно для получения 5 кг воды температуре 20° изо льда находящегося при температуре -20 градусов

Answer 1

Дано:

m = 5 кг

Tн = -20° C

Tкр = 0° C

Tк = 20° C

Cв = 4200 Дж/кг * °C

Cл = 2100 Дж/кг * °C

h = 3.4 * 10^5 Дж/кг

Найти:

E =?

Решение:

E = Q

Q = Q1 + Q2 + Q3

Q1 = Cлm(Tкр - Tн)

Q2 = mh

Q3 = Cвm(Тк - Tкр)

E = Cлm(Tкр - Tн) + mh + Cвm(Тк - Tкр)

E = 2100 * 5 * 20 + 340000 * 5 + 4200 * 5 * 20 =

= 2330000 Дж = 2.33 МДж

Ответ: E = 2.33 МДж

Answer 2

Для расчета энергии, необходимой для нагревания льда до температуры 20 градусов Цельсия и дальнейшего превращения его в жидкую воду при этой температуре, мы можем воспользоваться формулой для изменения теплоты:

Q = m * c * ΔT

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

Для льда удельная теплоемкость (c) равна 2.09 дж/г°C, а для воды 4.18 дж/г°C. Также нужно учесть, что лед при -20 градусах Цельсия должен быть нагрет до 0 градусов Цельсия, а затем превращен в жидкую воду, что также требует затраты энергии на плавление льда. Для плавления льда у нас есть следующая формула:

Q_плавление = m * L

где: Q_плавление - энергия для плавления льда (в джоулях) L - удельная энтальпия плавления льда (в джоулях на грамм)

Удельная энтальпия плавления льда L равна 334 дж/г.

Теперь мы можем рассчитать изменение теплоты для каждого этапа:

1. Нагрев льда с -20°C до 0°C: Q1 = m * c_льда * ΔT1 Q1 = 5 кг * 1000 г/кг * 2.09 дж/(г°C) * (0°C - (-20°C)) Q1 = 5 кг * 1000 г/кг * 2.09 дж/(г°C) * 20°C Q1 = 209000 дж

2. Плавление льда при 0°C: Q_плавление = m * L Q_плавление = 5 кг * 1000 г/кг * 334 дж/г Q_плавление = 1670000 дж

3. Нагрев воды с 0°C до 20°C: Q2 = m * c_воды * ΔT2 Q2 = 5 кг * 1000 г/кг * 4.18 дж/(г°C) * (20°C - 0°C) Q2 = 5 кг * 1000 г/кг * 4.18 дж/(г°C) * 20°C Q2 = 418000 дж

Теперь сложим все изменения теплоты:

Общая энергия, необходимая для превращения 5 кг льда при -20°C в 5 кг воды при 20°C, равна:

Q_общая = Q1 + Q_плавление + Q2 Q_общая = 209000 дж + 1670000 дж + 418000 дж Q_общая = 2293000 дж

Итак, общая энергия, необходимая для этого процесса, составляет 2293000 джоулей.