Question

Кусок льда массой 2 кг имеет температуру -5 градусов Цельсия. Какое количество теплоты необходимо ему передать, чтобы превратить лед в воду, имеющую температуру 20 градусов Цельсия. Если можно, то решение с объяснениями

Answer 1

Чтобы превратить этот лед в воду при t= 20 градусов нужно 
1) нагреть лед до температуры плавления Q1= Cльда *m льда*(t2-t1)=2060*2*5=20600[Дж]
    t1=-5 - температура льда по условию задачи
   t2=0 - температура льда при плавлении
Q1- такое кол-во теплоты необходимо,чтобы лед нагреть до температуры плавления
2) расплавить лед при температуре плавление (при плавлении температура остается постоянной) Q2= лямбда(удельная теплота плавления льда, которую находим по таблице в задачнике) *m,т.е.Q2=m* лямбда=335000*2=670000 [Дж]
  Q2- количество теплоты,необходимое для плавления льда, чтобы лед превратился в воду
3) нагреть полученную изо льда воду до t3= 20  градусов
  Q3= Cводы*m воды *(t3-t2)=4200*2*20=168000[Дж]
Q=Q1+Q2+Q3=168000+670000+20600=858600[Дж]=858,6{кДж}

Answer 2

Решение с объяснениями

Для того чтобы решить эту задачу, нам понадобится использовать уравнение теплового баланса, которое позволяет нам найти количество теплоты, необходимое для изменения температуры вещества.

Шаг 1: Найти количество теплоты для нагревания льда до 0°C

Сначала нам нужно найти количество теплоты, необходимое для нагревания льда массой 2 кг с температурой -5°C до 0°C. Для этого мы можем использовать уравнение:

\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]

где: - \( Q \) - количество теплоты, - \( m \) - масса вещества, - \( c \) - удельная теплоемкость, - \( \Delta T \) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость льда \( c \) равна 2.1 Дж/(г°C).

Подставим известные значения: \[ m = 2 \, \text{кг} \] \[ c = 2.1 \, \text{Дж/(г°C)} \] \[ \Delta T = 0 - (-5) = 5°C \]

\[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T \] \[ Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 2.1 \, \text{Дж/(г°C)} \cdot 5°C \] \[ Q_1 = 21 \, \text{кДж} \]

Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагревания льда массой 2 кг с температурой -5°C до 0°C, равно 21 кДж.

Шаг 2: Найти количество теплоты для плавления льда

Затем нам нужно найти количество теплоты, необходимое для плавления льда при 0°C. Для этого мы можем использовать уравнение:

\[ Q = m \cdot L \]

где: - \( Q \) - количество теплоты, - \( m \) - масса вещества, - \( L \) - удельная теплота плавления.

Удельная теплота плавления льда \( L \) равна 334 кДж/кг.

Подставим известные значения: \[ m = 2 \, \text{кг} \] \[ L = 334 \, \text{кДж/кг} \]

\[ Q_2 = m \cdot L \] \[ Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 334 \, \text{кДж/кг} \] \[ Q_2 = 668 \, \text{кДж} \]

Таким образом, количество теплоты, необходимое для плавления льда массой 2 кг при 0°C, равно 668 кДж.

Шаг 3: Найти количество теплоты для нагревания воды до 20°C

Наконец, нам нужно найти количество теплоты, необходимое для нагревания воды массой 2 кг с температурой 0°C до 20°C. Для этого мы можем использовать уравнение:

\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]

где: - \( Q \) - количество теплоты, - \( m \) - масса вещества, - \( c \) - удельная теплоемкость, - \( \Delta T \) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды \( c \) равна 4.18 кДж/(кг°C).

Подставим известные