Question

2 кг льда , взятого из морозильника , полностью превратили в пар при температуре 100 °С , затратив на это энергию 6,2 МДж . Чему была равна температура в морозильнике (Ответ представьте в °С округлите до целых и запишите без знака "-"(минус))

Answer 1

Система СИ:
6,2 МДж = 62·10⁵ Дж

Решение:
Общее количество теплоты которое затратилось на все процессы:
                                     Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄
 Q₁ - кол-во теплоты которое пошло на нагревание льда от искомой температуры t₀ до 0°С
                     Q₁ = c₁ · m · (t - t₀) = 2100 · 2 · (0 - t) = 4200·(- t₀)
Q₂ - кол-во теплоты которое затратилось на плавление льда:
                          Q₂ = λ · m = 3,4 · 10⁵ · 2 = 6,8·10⁵ (Дж)         
Q₃ - кол-во теплоты которое пошло на нагревание воды от 0°С до температуры кипения ~ 100°С
               Q₃ = c₂ · m · (t - t₂) = 4200 · 2 · (100 - 0) = 8,4·10⁵ (Дж) 
Q₄ - кол-во теплоты которое пошло на кипение (испарении) воды:
                           Q₄ = L · m = 23 · 10⁵ · 2 = 46·10⁵ (Дж)  
Итого имеем:
                   62·10⁵ = 4200 · (- t₀) + 6,8·10⁵ + 8,4·10⁵ + 46·10⁵
                    62·10⁵ - 6,8·10⁵ - 8,4·10⁵ - 46·10⁵ = 4200 · (- t₀)
                                      0,8·10⁵ = 4200 · (- t₀)
                                            (- t₀) ≈ 19°С
         

Answer 2

Calculation of the Temperature in the Freezer

To calculate the temperature in the freezer, we can use the principle of conservation of energy. The energy required to convert 2 kg of ice into steam at 100 °C is given as 6.2 MJ.

We can use the formula:

Q = m * L + m * c * ΔT

Where: - Q is the total energy required (6.2 MJ) - m is the mass of the ice (2 kg) - L is the latent heat of fusion for ice (334 kJ/kg) - c is the specific heat capacity of water (4.18 kJ/kg°C) - ΔT is the change in temperature

We need to find the change in temperature (ΔT) in the freezer.

Let's calculate the temperature in the freezer step by step:

1. Calculate the energy required to convert the ice into water at 0 °C: - Q1 = m * L - Q1 = 2 kg * 334 kJ/kg - Q1 = 668 kJ

2. Calculate the energy required to heat the water from 0 °C to the final temperature in the freezer (ΔT): - Q2 = m * c * ΔT - Q2 = 2 kg * 4.18 kJ/kg°C * ΔT - Q2 = 8.36 kJ/°C * ΔT

3. Add the energies from step 1 and step 2 to get the total energy: - Q = Q1 + Q2 - 6.2 MJ = 668 kJ + 8.36 kJ/°C * ΔT

Now, let's solve the equation for ΔT:

- 6.2 MJ = 668 kJ + 8.36 kJ/°C * ΔT - 6.2 MJ - 668 kJ = 8.36 kJ/°C * ΔT - 5.532 MJ = 8.36 kJ/°C * ΔT - ΔT = (5.532 MJ) / (8.36 kJ/°C) - ΔT ≈ 661.15 °C

Therefore, the temperature in the freezer was approximately 661 °C (rounded to the nearest whole number) before the ice was completely converted to steam at 100 °C.

Please note that this calculation assumes ideal conditions and does not take into account any heat transfer or other factors that may affect the temperature in the freezer.