Question

Определить расход энергии W для того, чтобы лёд массой m1=1 кг, находящийся при температуре t1=-10 градусов Цельсия, расплавить, полученную воду нагреть до t2=100 градусов Цельсия и обратить 1/4 часть воды в пар.

Answer 1

1) Нагревание льда Q1=c1*m*(t2-t1)=2100*1*(0-(-10)=21*10^3 Дж
2) Плавление льда Q2=лямбда*m=334*10^3*1=334*10^3 Дж
3) Нагревание воды: Q3=c2*m*(t3-t2)=4200*1*(100-0)=420*10^3 Дж
4) Превращение в пар: Q4=0,25*r*m=0,25*2,3*10^6*1=575*10^3 Дж
W=Q1+q2+Q3+Q4=135*10^4 Дж

Answer 2

Для решения данной задачи мы будем учитывать три этапа:

1. Подогрев льда от температуры -10 градусов Цельсия до точки плавления (0 градусов Цельсия). 2. Плавление льда в воду при температуре 0 градусов Цельсия. 3. Нагрев полученной воды от 0 градусов Цельсия до 100 градусов Цельсия.

Для каждого этапа мы будем использовать формулу для расхода теплоты:

\[ Q = mc\Delta T \]

где: - \( Q \) - теплота (в джоулях), - \( m \) - масса вещества (в килограммах), - \( c \) - удельная теплоёмкость вещества (в дж/(кг·°C)), - \( \Delta T \) - изменение температуры (в градусах Цельсия).

1. Подогрев льда:

Теплота для подогрева льда от температуры \( t_1 = -10 \) до 0 градусов Цельсия:

\[ Q_1 = m_1 \cdot c_{\text{льда}} \cdot (0 - t_1) \]

где \( c_{\text{льда}} \) - удельная теплоёмкость льда (при постоянном давлении) равна приблизительно 2100 Дж/(кг·°C).

2. Плавление льда:

Теплота для плавления льда в воду при 0 градусах Цельсия:

\[ Q_2 = m_1 \cdot L_f \]

где \( L_f \) - удельная теплота плавления льда равна приблизительно 334000 Дж/кг.

3. Нагрев воды:

Теплота для нагрева воды от 0 градусов Цельсия до 100 градусов Цельсия:

\[ Q_3 = m_1 \cdot c_{\text{воды}} \cdot (t_2 - 0) \]

где \( c_{\text{воды}} \) - удельная теплоёмкость воды (при постоянном давлении) равна приблизительно 4186 Дж/(кг·°C).

Образование пара:

Теплота для образования пара из 1/4 части воды:

\[ Q_4 = \frac{1}{4} \cdot m_1 \cdot L_v \]

где \( L_v \) - удельная теплота парообразования воды при 100 градусах Цельсия равна приблизительно 2260000 Дж/кг.

Теперь, общая теплота, необходимая для всех процессов, равна сумме теплот каждого этапа:

\[ Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 \]

Подставим значения и рассчитаем ответ.