Какое количество теплоты Q нужно затратить на превращение m=2 кг льда,взятого при t1=-10 градусов в пар при температуре t2=100 градусов?
Чтобы определить количество теплоты Q, необходимое для превращения 2 кг льда при температуре -10°C в пар при температуре 100°C, нужно рассмотреть несколько этапов:
Нагрев льда от -10°C до 0°C. Для этого используем формулу: \[ Q_1 = m \cdot c_{лед} \cdot \Delta t \] где \(m = 2 \, \text{кг}\), \(c_{лед} = 2,1 \, \text{кДж/(кг \cdot °C)}\) (удельная теплоемкость льда), \(\Delta t = 0 - (-10) = 10 \, °C\). \[ Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 2,1 \, \text{кДж/(кг \cdot °C)} \cdot 10 \, °C = 42 \, \text{кДж} \]
Плавление льда при 0°C в воду. Для этого используем формулу: \[ Q_2 = m \cdot L_{плав} \] где \(L_{плав} = 334 \, \text{kJ/kg}\) (теплота плавления льда). \[ Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 334 \, \text{kJ/kg} = 668 \, \text{кДж} \]
Нагрев воды от 0°C до 100°C. Удельная теплоемкость воды \(c_{вода} = 4,18 \, \text{кДж/(кг \cdot °C)}\). Используем формулу: \[ Q_3 = m \cdot c_{вода} \cdot \Delta t \] где \(\Delta t = 100 - 0 = 100 \, °C\). \[ Q_3 = 2 \, \text{кг} \cdot 4,18 \, \text{кДж/(кг \cdot °C)} \cdot 100 \, °C = 836 \, \text{кДж} \]
Парообразование воды при 100°C. Для этого используем формулу: \[ Q_4 = m \cdot L_{исп} \] где \(L_{исп} = 2260 \, \text{кДж/кг}\) (теплота парообразования воды). \[ Q_4 = 2 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 4520 \, \text{кДж} \]
Суммируем все количества теплоты. Теперь мы складываем все полученные значения: \[ Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 \] \[ Q = 42 \, \text{кДж} + 668 \, \text{кДж} + 836 \, \text{кДж} + 4520 \, \text{кДж} = 6066 \, \text{кДж} \]
Итак, общее количество теплоты Q, необходимое для превращения 2 кг льда при -10°C в пар при 100°C, составляет 6066 кДж.
