Лёд, при температуре -20 градусов превратить в пар. Какие тепловые процессы при этом должны произойти? Что для этого необходимо сделать? Изобразите фазовые переходы графически!

Чтобы превратить лёд при температуре -20 градусов Цельсия в пар, нужно провести его через ряд тепловых процессов, соответствующих фазовым переходам. Давайте рассмотрим, что именно происходит на каждом этапе:

1. Повышение температуры льда до 0°C: Первым шагом является нагревание льда от -20°C до 0°C. В этот момент лёд все еще остается в твердом состоянии, но его внутренняя энергия увеличивается.

2. Плавление льда: Когда лед достигает 0°C, он начинает плавиться. Этот процесс требует тепла, известного как теплота плавления. Во время этого процесса температура остается постоянной, пока весь лед не превратится в воду.

3. Повышение температуры воды до 100°C: После того, как весь лед превратился в воду, температура воды начинает повышаться. Вода остается в жидком состоянии, пока её температура не достигнет 100°C.

4. Испарение воды (кипение): При достижении 100°C вода начинает кипеть, превращаясь в пар. Этот процесс также требует энергии, известной как теплота парообразования ​​

На представленном графике иллюстрируются фазовые переходы, которые необходимо осуществить для превращения льда при -20°C в пар:

1. Нагревание льда (от -20°C до 0°C): На этом этапе лед нагревается, но остается в твердой фазе. Это соответствует первому горизонтальному участку на графике.

2. Плавление льда (при 0°C): Когда температура достигает 0°C, лед начинает плавиться. В этот момент температура остается постоянной, пока весь лед не превратится в воду, что отображается вторым вертикальным участком.

3. Нагревание воды (от 0°C до 100°C): После того как весь лед растаял, температура воды начинает повышаться. Вода остается в жидкой фазе, что представлено вторым горизонтальным участком.

4. Испарение (кипение) воды (при 100°C): Наконец, при достижении 100°C вода начинает превращаться в пар. Этот процесс происходит при постоянной температуре, пока вся вода не испарится, что показано последним вертикальным участком.

Каждый из этих этапов требует определенного количества энергии. Теплота, необходимая для каждого перехода, зависит от массы льда/воды и соответствующих тепловых свойств вещества (теплоемкость льда, теплота плавления льда, теплоемкость воды, теплота парообразования воды). ​​