Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 2 кг, взятого при температуре -10 градусов, получить пар при 100 градусах? ХЕЛП

Для решения этой задачи мы должны учесть три этапа процесса: нагрев льда от -10 °C до 0 °C, плавление льда при 0 °C, и нагрев воды от 0 °C до 100 °C, а затем превращение её в пар при 100 °C. Для каждого этапа используем соответствующие физические формулы и значения удельной теплоемкости и удельной теплоты плавления/испарения для воды.

1. Нагрев льда от -10 °C до 0 °C:

   • Формула: $Q_1 = m \cdot c_{\text{лед}} \cdot \Delta T$
   • Где $m = 2$ кг (масса льда), $c_{\text{лед}}$ — удельная теплоемкость льда (примерно 2.1 кДж/(кг·°C)), и $\Delta T = 10$ °C (разница температур).

2. Плавление льда при 0 °C:

   • Формула: $Q_2 = m \cdot \lambda$
   • Где $\lambda$ — удельная теплота плавления льда (примерно 334 кДж/кг).

3. Нагрев воды от 0 °C до 100 °C:

   • Формула: $Q_3 = m \cdot c_{\text{вода}} \cdot \Delta T$
   • Где $c_{\text{вода}}$ — удельная теплоемкость воды (примерно 4.18 кДж/(кг·°C)), $\Delta T = 100$ °C.

4. Превращение воды в пар при 100 °C:

   • Формула: $Q_4 = m \cdot L$
   • Где $L$ — удельная теплота испарения воды (примерно 2260 кДж/кг).

Теперь подставим значения и рассчитаем каждый этап:

1. $Q_1 = 2 \, \text{кг} \times 2.1 \, \text{кДж/(кг·°C)} \times 10 \, \text{°C}$
2. $Q_2 = 2 \, \text{кг} \times 334 \, \text{кДж/кг}$
3. $Q_3 = 2 \, \text{кг} \times 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \times 100 \, \text{°C}$
4. $Q_4 = 2 \, \text{кг} \times 2260 \, \text{кДж/кг}$

Выполним расчеты.

Для того, чтобы превратить 2 кг льда при температуре -10 °C в пар при 100 °C, потребуется приблизительно 6066 кДж теплоты. Этот расчет включает нагрев льда до 0 °C, его плавление, нагрев полученной воды до 100 °C, и превращение воды в пар при этой температуре. ​​