Question

Яка кількість теплоти необхідна, щоб із льоду масою 2 кг при температурі –5°С одержати пару з температурою 100°С? Який з процесів потребує найбільшого витрачання енергії?

Answer 1

Відповідь:

Q=6141 103Дж, процес випаровування

Пояснення:

Answer 2

Для вирішення цього завдання нам потрібно врахувати три процеси:

1. Підігрівання льоду від -5°C до 0°C.
2. Перетворення льоду в рідку воду при 0°C.
3. Підігрівання рідкої води від 0°C до 100°C.

Спершу, ми можемо використовувати специфічну теплоємність для різних станів речовини:

• Теплоємність льоду (C_льоду) = 2.09 кДж/(кг°C)
• Теплоємність рідкої води (C_води) = 4.18 кДж/(кг°C)
• Теплоємність пари (C_пари) = 2.03 кДж/(кг°C)

1. Підігрівання льоду від -5°C до 0°C: Q1 = маса * C_льоду * ΔT1 Q1 = 2 кг * 2.09 кДж/(кг°C) * (0°C - (-5°C)) = 20.9 кДж

2. Перетворення льоду в рідку воду при 0°C (податок Леда): Q2 = маса * Льодова льоду Q2 = 2 кг * 333.55 кДж/кг = 667.1 кДж

3. Підігрівання рідкої води від 0°C до 100°C: Q3 = маса * C_води * ΔT3 Q3 = 2 кг * 4.18 кДж/(кг°C) * (100°C - 0°C) = 836 кДж

Загальна кількість теплоти, необхідна для цього процесу, буде сумою цих трьох компонентів:

Q_загальна = Q1 + Q2 + Q3 Q_загальна = 20.9 кДж + 667.1 кДж + 836 кДж = 1524 кДж

Отже, для перетворення 2 кг льоду при -5°C в пару при 100°C необхідно 1524 кДж теплоти.

Найбільше енергії потребує процес перетворення льоду в рідку воду при 0°C (податок Леда), який вимагає 667.1 кДж, оскільки під час цього процесу температура не змінюється, але змінюється стан речовини з твердого (льоду) в рідкий (рідка вода).