Какое количество теплоты необходимо для превращения кусочка льда массой 200г,взятого при 0°С, в воду при температуре 20°С?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно учесть два этапа нагрева вещества:

1. Плавление льда — переход льда из твердого состояния в жидкое, который требует затраты тепла для преодоления скрытой теплоты плавления.
2. Нагрев воды — после того как лед расплавится, вода должна быть нагрета от 0°C до 20°C.

Шаг 1: Рассчитаем теплоту, необходимую для плавления льда

Для плавления льда используется скрытая теплота плавления (или тепло плавления). Это количество теплоты, которое нужно для того, чтобы расплавить единицу массы льда при постоянной температуре 0°C.

Скрытая теплота плавления льда составляет примерно 334 кДж/кг.

Масса льда — 200 г (или 0,2 кг).

Теплота, необходимая для плавления льда:

$Q_1 = m \cdot L_f$

где:

• $m$ — масса льда (0,2 кг),
• $L_f$ — скрытая теплота плавления льда (334 кДж/кг).

Подставляем значения:

$Q_1 = 0,2 \, \text{кг} \times 334 \, \text{кДж/кг} = 66,8 \, \text{кДж}$

Таким образом, для плавления льда потребуется 66,8 кДж тепла.

Шаг 2: Рассчитаем теплоту, необходимую для нагрева воды

После того как лед расплавится, полученная вода будет находиться при температуре 0°C. Чтобы нагреть ее до 20°C, потребуется дополнительная теплота.

Теплоемкость воды при постоянной температуре примерно составляет 4,18 кДж/кг·°C.

Масса воды — 200 г (или 0,2 кг), температура нужно повысить на 20°C (с 0°C до 20°C).

Теплота, необходимая для нагрева воды:

$Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T$

где:

• $m$ — масса воды (0,2 кг),
• $c$ — удельная теплоемкость воды (4,18 кДж/кг·°C),
• $\Delta T$ — изменение температуры (20°C).

Подставляем значения:

$Q_2 = 0,2 \, \text{кг} \times 4,18 \, \text{кДж/кг·°C} \times 20 \, \text{°C} = 16,72 \, \text{кДж}$

Таким образом, для нагрева воды на 20°C потребуется 16,72 кДж тепла.

Шаг 3: Суммируем оба значения

Общая теплота, необходимая для превращения 200 г льда при 0°C в воду при 20°C, будет равна сумме тепла для плавления и тепла для нагрева:

Ответ:

Для превращения 200 г льда при 0°C в воду при 20°C необходимо 83,52 кДж теплоты.