Найти количество теплоты, необходимое для плавления льда массой 400 грамм, взятого при – 20 градусах Цельсия. Удельная теплота плавления льда 3,4 * 105 Дж/кг, удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг С).
Найти количество теплоты, необходимое для превращения в пар 2 килограммов воды, взятых при 50 градусах Цельсия. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг С), удельная теплота парообразования 2,3 * 10 6 Дж/кг,

Давайте подробно рассчитаем необходимое количество теплоты для выполнения описанных процессов. Разобьем задачу на два этапа.

1. Найти количество теплоты для плавления льда (400 г при –20°C)

Для нагревания льда от –20°C до 0°C и его последующего плавления понадобится энергия на два этапа:

(а) Нагрев льда до температуры плавления (от -20°C до 0°C)

Формула:

Где:

• $m = 400 \, \text{г} = 0,4 \, \text{кг}$ — масса льда,
• $c = 2100 \, \text{Дж/(кг·°C)}$ — удельная теплоемкость льда,
• $\Delta T = 20 \, \text{°C}$ — изменение температуры.

Подставим значения:

(б) Плавление льда (от 0°C до воды при 0°C)

Формула:

Где:

• $m = 0,4 \, \text{кг}$ — масса льда,
• $\lambda = 3,4 \cdot 10^5 \, \text{Дж/кг}$ — удельная теплота плавления льда.

Подставим значения:

Общее количество теплоты для плавления льда

Суммируем энергии:

2. Найти количество теплоты для превращения в пар 2 кг воды при 50°C

Для превращения воды в пар необходимо нагреть воду до температуры кипения (от 50°C до 100°C), а затем выполнить процесс парообразования. Рассчитаем отдельно.

(а) Нагрев воды до температуры кипения (от 50°C до 100°C)

Формула:

Где:

• $m = 2 \, \text{кг}$ — масса воды,
• $c = 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)}$ — удельная теплоемкость воды,
• $\Delta T = 100 - 50 = 50 \, \text{°C}$ — изменение температуры.

Подставим значения:

(б) Превращение воды в пар при 100°C

Формула:

Где:

• $m = 2 \, \text{кг}$ — масса воды,
• $L = 2,3 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг}$ — удельная теплота парообразования.

Подставим значения:

Общее количество теплоты для превращения воды в пар

Суммируем энергии:

Ответ

1. Для плавления 400 г льда при –20°C необходимо $152\,800 \, \text{Дж}$.
2. Для превращения 2 кг воды в пар при 50°C необходимо $5\,020\,000 \, \text{Дж}$.