Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы 6 кг льда при -20 градусов обратить в пар с температурой 100 градусов? Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг*°С), удельная теплоемкость льда - 2100 Дж/(кг*°С), удельная теплота плавления льда - 340 кДж/кг, удельная теплота парообразования воды - 2,3 МДж/кг.

Чтобы вычислить количество теплоты, необходимое для того, чтобы 6 кг льда при -20 °C превратить в пар с температурой 100 °C, нужно рассчитать количество теплоты для каждого этапа:

1. Нагрев льда от -20 °C до 0 °C.

   Для этого используем формулу:

   $$Q_1 = m \cdot c_{\text{лед}} \cdot \Delta T$$

   где:

   • $m = 6 \, \text{кг}$ — масса льда,

   • $c_{\text{лед}} = 2100 \, \text{Дж/(кг·°C)}$ — удельная теплоемкость льда,

   • $\Delta T = 0 - (-20) = 20 \, \text{°C}$ — изменение температуры.

   Подставляем значения:

   $$Q_1 = 6 \cdot 2100 \cdot 20 = 252000 \, \text{Дж}.$$

2. Плавление льда при 0 °C.

   Для этого используем формулу:

   $$Q_2 = m \cdot L_{\text{плав}}$$

   где:

   • $L_{\text{плав}} = 340 \, \text{кДж/кг} = 340000 \, \text{Дж/кг}$ — удельная теплота плавления льда.

   Подставляем значения:

   $$Q_2 = 6 \cdot 340000 = 2040000 \, \text{Дж}.$$

3. Нагрев воды от 0 °C до 100 °C.

   Для этого используем формулу:

   $$Q_3 = m \cdot c_{\text{вода}} \cdot \Delta T$$

   где:

   • $c_{\text{вода}} = 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)}$ — удельная теплоемкость воды,

   • $\Delta T = 100 - 0 = 100 \, \text{°C}$ — изменение температуры.

   Подставляем значения:

   $$Q_3 = 6 \cdot 4200 \cdot 100 = 2520000 \, \text{Дж}.$$

4. Испарение воды при 100 °C.

   Для этого используем формулу:

   $$Q_4 = m \cdot L_{\text{исп}}$$

   где:

   • $L_{\text{исп}} = 2,3 \, \text{МДж/кг} = 2300000 \, \text{Дж/кг}$ — удельная теплота парообразования воды.

   Подставляем значения:

   $$Q_4 = 6 \cdot 2300000 = 13800000 \, \text{Дж}.$$

Теперь складываем все полученные значения:

Итак, для того, чтобы 6 кг льда при -20 °C превратить в пар с температурой 100 °C, потребуется затратить 18 480 000 Дж тепла.