Вопрос задан 27.03.2025 в 15:27. Предмет Физика. Спрашивает Акуленко Ульяна.

Сколько энергии потребуется для полного расплавле­ния и превращения в пар куска льда массой 2,5 кг, взято­го при температуре -20 °С? (Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/кг·°С, удельная теплота плавления льда 340 кДж/кг, удельная теплота парообразования воды 23 МДж/кг)
подробное решение с дано и тд

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Онин Дима.

Задача:

Найти количество энергии, необходимое для полного превращения куска льда массой 2,5 кг, взятого при температуре -20 °С, в пар.

Дано:

  • Масса льда: m=2,5кгm = 2,5 \, \text{кг}
  • Начальная температура льда: t1=20°Сt_1 = -20 \, \text{°С}
  • Удельная теплоемкость льда: cл=2100Дж/кг\cdotp°Сc_{\text{л}} = 2100 \, \text{Дж/кг·°С}
  • Удельная теплота плавления льда: λ=340103Дж/кг\lambda = 340 \cdot 10^3 \, \text{Дж/кг}
  • Удельная теплоемкость воды: cв=4200Дж/кг\cdotp°Сc_{\text{в}} = 4200 \, \text{Дж/кг·°С} (стандартное значение)
  • Удельная теплота парообразования воды: r=23106Дж/кгr = 23 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг}
  • Конечная температура пара: t2=100°Сt_2 = 100 \, \text{°С}

Требуется:

Найти общее количество энергии QобщQ_{\text{общ}}, необходимое для перевода льда в пар.


Решение:

Процесс состоит из нескольких этапов:

  1. Нагрев льда от -20 °С до 0 °С.

    Для нагрева используется формула:

    Q1=mcлΔtQ_1 = m \cdot c_{\text{л}} \cdot \Delta t

    Здесь Δt=0(20)=20°С\Delta t = 0 - (-20) = 20 \, \text{°С}.
    Подставляем значения:

    Q1=2,5210020=105000Дж=105кДж.Q_1 = 2,5 \cdot 2100 \cdot 20 = 105000 \, \text{Дж} = 105 \, \text{кДж}.
  2. Плавление льда при 0 °С.

    Для плавления используется формула:

    Q2=mλQ_2 = m \cdot \lambda

    Подставляем значения:

    Q2=2,5340000=850000Дж=850кДж.Q_2 = 2,5 \cdot 340000 = 850000 \, \text{Дж} = 850 \, \text{кДж}.
  3. Нагрев воды от 0 °С до 100 °С.

    Для нагрева используется формула:

    Q3=mcвΔtQ_3 = m \cdot c_{\text{в}} \cdot \Delta t

    Здесь Δt=1000=100°С\Delta t = 100 - 0 = 100 \, \text{°С}.
    Подставляем значения:

    Q3=2,54200100=1050000Дж=1050кДж.Q_3 = 2,5 \cdot 4200 \cdot 100 = 1050000 \, \text{Дж} = 1050 \, \text{кДж}.
  4. Парообразование воды при 100 °С.

    Для парообразования используется формула:

    Q4=mrQ_4 = m \cdot r

    Подставляем значения:

    Q4=2,523000000=57500000Дж=57500кДж.Q_4 = 2,5 \cdot 23000000 = 57500000 \, \text{Дж} = 57500 \, \text{кДж}.

Итоговое количество энергии:

Суммируем энергии, затраченные на все этапы:

Qобщ=Q1+Q2+Q3+Q4Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 Qобщ=105+850+1050+57500=59505кДж.Q_{\text{общ}} = 105 + 850 + 1050 + 57500 = 59505 \, \text{кДж}.

Ответ:

Для полного превращения льда массой 2,5 кг, взятого при температуре -20 °С, в пар потребуется 59505кДж59505 \, \text{кДж} энергии.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос