Для приготовления чая турист положил в котелок лёд массой 330 г, имеющий температуру 0°С. Какое количество теплоты необходимо для превращения этого льда в кипяток при температуре…

Для решения задачи давайте разберемся с несколькими этапами нагрева и превращения льда в кипяток. Нам нужно узнать, какое количество теплоты нужно затратить для следующих процессов:

1. Плавление льда при температуре 0°С.
2. Нагревание воды (получившейся из льда) от 0°С до 97°С.

Этап 1: Плавление льда

Для плавления льда используется тепло, называемое скрытой теплотой плавления. Скрытая теплота плавления для льда составляет \( L_f = 334 \, \text{кДж/кг} \).

Масса льда \( m = 0.33 \, \text{кг} \).

Количество теплоты \( Q_1 \), необходимое для плавления льда, будет вычисляться по формуле: \[ Q_1 = m \cdot L_f \] Подставим значения: \[ Q_1 = 0.33 \, \text{кг} \cdot 334 \, \text{кДж/кг} = 110.22 \, \text{кДж} \]

Этап 2: Нагревание воды

После того как лед превратится в воду, мы будем нагревать её от 0°С до 97°С. Для этого необходимо использовать тепло, называемое удельной теплоемкостью воды. Удельная теплоемкость воды составляет \( c = 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \).

Количество теплоты \( Q_2 \), необходимое для нагревания воды, рассчитывается по формуле: \[ Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T \] где \( \Delta T \) - изменение температуры, в данном случае \( 97 \, \text{°C} - 0 \, \text{°C} = 97 \, \text{°C} \).

Подставим значения: \[ Q_2 = 0.33 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot 97 \, \text{°C} = 134.07 \, \text{кДж} \]

Итоговое количество теплоты

Теперь складываем количество теплоты, необходимое для плавления льда, и количество теплоты, необходимое для нагревания воды: \[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 = 110.22 \, \text{кДж} + 134.07 \, \text{кДж} = 244.29 \, \text{кДж} \]

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для превращения льда в кипяток при температуре 97°С, составляет примерно 244.29 кДж.