Question

Кусок льда массой 2 кг имеет температуру -5 ℃. какое количество теплоты необходимо ему передать, чтобы превратить лёд в воду, имеющую температуру 20 ℃

Answer 1

Q1=2100×2×5=21000 Q2=4200×2×20=168000 Q1+Q2=169000+21000=190000Дж=190КДж=0,19МДж

Answer 2

Для того чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для превращения льда массой 2 кг с температурой -5 °C в воду при температуре 20 °C, мы можем использовать формулу для вычисления теплоты (Q):

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

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

Для льда удельная теплоёмкость \( c \) равна 2.09 Дж/(г°C), а для воды - 4.18 Дж/(г°C).

1. Сначала рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева льда от температуры -5 °C до 0 °C: \[ Q_1 = m \cdot c_{\text{льда}} \cdot \Delta T_1 \] \[ Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 2.09 \, \text{Дж/(г°C)} \cdot (0 - (-5) \, \text{°C}) \]

2. Затем рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления льда при 0 °C: \[ Q_2 = m \cdot L_f \] где \( L_f \) - удельная теплота плавления для льда, которая равна приблизительно 334 Дж/г.

3. Наконец, рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды от 0 °C до 20 °C: \[ Q_3 = m \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_3 \] \[ Q_3 = 2 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{Дж/(г°C)} \cdot (20 - 0) \, \text{°C} \]

Общее количество теплоты будет суммой этих трех величин: \[ Q_{\text{общее}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 \]

Расчитаем значения:

\[ Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 2.09 \, \text{Дж/(г°C)} \cdot 5 \, \text{°C} = 20.9 \, \text{кДж} \]

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

\[ Q_3 = 2 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{Дж/(г°C)} \cdot 20 \, \text{°C} = 167.2 \, \text{кДж} \]

\[ Q_{\text{общее}} = 20.9 \, \text{кДж} + 668 \, \text{кДж} + 167.2 \, \text{кДж} = 856.1 \, \text{кДж} \]

Таким образом, чтобы превратить лед массой 2 кг с температурой -5 °C в воду с температурой 20 °C, необходимо передать ему 856.1 кДж теплоты.