На сколько увеличится внутренняя энергия 10 кг льда,взятого при температуре 0°С,в результате превращения его в пар,имеющий температуру 100°С?

Для расчета изменения внутренней энергии льда массой 10 кг при переходе от состояния льда при 0 °С до пара при 100 °С, необходимо рассмотреть процесс поэтапно, так как он включает несколько стадий:

1. Плавление льда при 0 °С
2. Нагрев воды от 0 °С до 100 °С
3. Испарение воды при 100 °С

Каждому из этих этапов соответствует определенная величина тепла, которая добавляется к системе, увеличивая её внутреннюю энергию. Рассчитаем это пошагово.

Дано:

• Масса льда, $m = 10 \, \text{кг}$
• Температура начальная $T_1 = 0 °С$
• Температура конечная $T_2 = 100 °С$

Постоянные величины:

1. Удельная теплота плавления льда, $\lambda$:
   $\lambda = 334 \, \text{кДж/кг}$

2. Удельная теплоёмкость воды, $c$:
   $c = 4,18 \, \text{кДж/(кг °С)}$

3. Удельная теплота парообразования воды, $L$:
   $L = 2260 \, \text{кДж/кг}$

Теперь найдем теплоту, необходимую для каждого этапа.

Шаг 1: Плавление льда при 0 °С

Для того чтобы растопить лед массой $m = 10 \, \text{кг}$, потребуется количество теплоты, равное:

Подставим значения:

Шаг 2: Нагрев воды от 0 °С до 100 °С

Теперь, когда лед превратился в воду, нужно нагреть эту воду до 100 °С. Количество теплоты для нагрева воды вычисляется по формуле:

где $\Delta T = 100 °С - 0 °С = 100 °С$.

Подставим значения:

Шаг 3: Испарение воды при 100 °С

Наконец, для превращения воды в пар потребуется еще количество теплоты:

Подставим значения:

Общая внутренняя энергия

Теперь можем сложить теплоту, добавленную на каждом этапе, чтобы получить общее изменение внутренней энергии:

Подставим значения:

Ответ:

Внутренняя энергия 10 кг льда, взятого при температуре 0 °С и превращенного в пар при температуре 100 °С, увеличится на $30120 \, \text{кДж}$.