Question

Какое количество теплоты необходимо, чтобы из 5 кг снега получить пар при температуре 100°С? Начальная температура снега -30°С.

Answer 1

Дано:

$m=5$ кг

$t1=-30$°С

$t2=0$°С

$t3=100$°С

$c_{1}=2,1 * 10^{3}$Дж/кг*°С

λ= 34*10⁴ Дж/кг

$c_{2}=4,2 * 10^{3}$Дж/кг*°С

$L= 2,3 * 10^{6}$Дж/кг

Найти:

Q

Решение:

Общее количество теплоты рассчитывается по формуле:

$Q=Q_{1}+Q_{2}+Q_{3}+Q_{4}$

$Q_{1} = c_{1}*m(t_{2}-t_{1})$

$Q_{2} =$λ$m$

$Q_{3} = c_{2}*m(t_{3}-t_{2})$

$Q_{4} = L*m$

Рассчитаем общее количество теплоты:

$Q = c_{1}*m(t_{2}-t_{1}) +m+c_{2}*m(t_{3}-t_{2})+L*m = (2,1*10^{3}*5*30) + (34*10^{4}*5) +(4,2*10^{3}*5*100)+(2,3*10^{6}*5) = 31,5*10^{4} + 170*10^{4} +210*10^{4} +1150*10^{4}=1561,5*10^{4}=15,615*10^{6}=15,615$

Ответ: 15,615 МДж

Answer 2

Для перевода снега в пар необходимо потратить теплоту на плавление снега и дальнейшее нагревание пара до температуры кипения.

1. Плавление снега:

Теплота, необходимая для плавления снега, вычисляется по формуле:

Q1 = m * L

где Q1 - теплота плавления, m - масса снега, L - удельная теплота плавления снега.

Удельная теплота плавления снега примерно равна 334 кДж/кг.

Q1 = 5 кг * 334 кДж/кг = 1670 кДж

2. Нагревание пара:

Теплота, необходимая для нагревания пара, вычисляется по формуле:

Q2 = m * C * ΔT

где Q2 - теплота нагревания, m - масса пара, C - удельная теплоемкость пара, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость пара при постоянном давлении примерно равна 2,0 кДж/(кг·К).

ΔT = 100°С - 0°С = 100 К

Q2 = 5 кг * 2,0 кДж/(кг·К) * 100 К = 1000 кДж

Общая теплота, необходимая для перевода 5 кг снега в пар при температуре 100°С:

Q = Q1 + Q2 = 1670 кДж + 1000 кДж = 2670 кДж

Таким образом, чтобы из 5 кг снега получить пар при температуре 100°С, необходимо потратить 2670 кДж теплоты.