Question

Какое количество теплоты необходимо сообщить куску льда массой 10 г при начальной температуре -10 С, чтобы превратить его в воду при 0 С

Answer 1

Q=Q1+Q2, где Q1 - нагревание льда до температуры 0 C, Q2- переход из твердого в жидкое состояние.
Q1 = Теплоемкость льда * Масса льда * изменение температуры = 2100 * 0.01*10=210 дж
Q2 = удельная теплота плавления льда * масса льда = 3,4*100000*0.01=3400 дж
Q=Q1+Q2=210+3400=3610 Дж

Answer 2

Для расчета теплоты, необходимой для превращения льда в воду, можно воспользоваться формулой теплосодержания:

\[ Q = m \cdot L_f \]

где: - \( Q \) - количество теплоты, - \( m \) - масса вещества (в данном случае, масса льда), - \( L_f \) - удельная теплота плавления.

Удельная теплота плавления (\( L_f \)) для льда составляет примерно \( 334 \, \text{Дж/г} \).

Таким образом, для куска льда массой \( 10 \, \text{г} \), чтобы превратить его в воду при \( 0 \, ^\circ \text{C} \), необходимо:

\[ Q = 10 \, \text{г} \cdot 334 \, \text{Дж/г} = 3340 \, \text{Дж} \]

Также, стоит отметить, что перед этим нужно учесть теплоту, необходимую для нагрева льда с начальной температуры \(-10 \, ^\circ \text{C}\) до \(0 \, ^\circ \text{C}\). Для этого используем формулу теплосодержания:

\[ Q_{\text{нагрева}} = m \cdot c \cdot \Delta T \]

где: - \( c \) - удельная теплоемкость вещества (у льда она примерно \( 2.09 \, \text{Дж/г} \cdot ^\circ \text{C} \)), - \( \Delta T \) - изменение температуры.

Итак, подставим значения:

\[ Q_{\text{нагрева}} = 10 \, \text{г} \cdot 2.09 \, \text{Дж/г} \cdot ^\circ \text{C} \cdot (0 - (-10)) \, ^\circ \text{C} = 209 \, \text{Дж} \]

Теперь общее количество теплоты будет суммой этих двух величин:

\[ Q_{\text{общее}} = Q_{\text{нагрева}} + Q_{\text{плавление}} = 209 \, \text{Дж} + 3340 \, \text{Дж} = 3549 \, \text{Дж} \]

Таким образом, чтобы превратить кусок льда массой \( 10 \, \text{г} \) при начальной температуре \(-10 \, ^\circ \text{C}\) в воду при \( 0 \, ^\circ \text{C} \), необходимо сообщить ему \( 3549 \, \text{Дж} \) теплоты.