Какое количество теплоты выделиться при превращении 300г стоградусного пара в лед при температуре -10 с? Удельна теплота парообразования воды 2,3*10^6 дж/кг, удельная теплота плавления льда 3,3*10^5 дж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 дж/(кг*к), удельная теплоемкость льда 2100 дж(кг*к)

Для решения задачи нам нужно рассчитать общее количество теплоты, выделяющееся при превращении 300 г пара в лед при температуре -10 °C. Процесс включает несколько этапов:

1. Конденсация пара в жидкость при 100 °C.
2. Охлаждение полученной воды от 100 °C до 0 °C.
3. Замерзание воды в лед при 0 °C.
4. Охлаждение льда от 0 °C до -10 °C.

Теперь рассчитаем каждый этап.

Этап 1: Конденсация пара в жидкость при 100 °C

Для конденсации пара используется удельная теплота парообразования. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации массы 300 г пара (или 0,3 кг), можно вычислить по формуле:

где:

• $m = 0,3$ кг — масса пара,
• $L_p = 2,3 \times 10^6$ Дж/кг — удельная теплота парообразования.

Тогда:

Этап 2: Охлаждение воды от 100 °C до 0 °C

Теперь нужно вычислить количество теплоты, которое выделится при охлаждении воды от 100 °C до 0 °C. Для этого используется удельная теплоемкость воды. Количество теплоты можно вычислить по формуле:

где:

• $c_w = 4200$ Дж/(кг·К) — удельная теплоемкость воды,
• $\Delta T = 100 - 0 = 100$ К — изменение температуры.

Тогда:

Этап 3: Замерзание воды в лед при 0 °C

При замерзании воды в лед выделяется теплота, которая рассчитывается по формуле:

где:

• $L_f = 3,3 \times 10^5$ Дж/кг — удельная теплота плавления льда.

Тогда:

Этап 4: Охлаждение льда от 0 °C до -10 °C

После того как вода замерзла, лед нужно охладить до -10 °C. Для этого используется удельная теплоемкость льда. Количество теплоты рассчитывается по формуле:

где:

• $c_l = 2100$ Дж/(кг·К) — удельная теплоемкость льда,
• $\Delta T = 0 - (-10) = 10$ К — изменение температуры.

Тогда:

Общее количество теплоты

Теперь сложим все выделяющиеся количества теплоты:

Ответ: при превращении 300 г стоградусного пара в лед при температуре -10 °C выделится 978 000 Дж теплоты.