7 кг льда, взятый при температуре -30°С превратили в пар, сжигая водород. Найти массу горючего. Дано, Найти, Решение. Решать по 5 пунктам, 1) нагревание льда;2) плавление льда;3) нагревание воды; 4) парообразования кипятка;итог 5)

Question 1

Задача Задача №2146789

А

Аноним

08 ноября 2024 13:35 · публичный вопрос

А

Аноним 08 ноября 2024 13:35

7 кг льда, взятый при температуре -30°С превратили в пар, сжигая водород. Найти массу горючего. Дано, Найти, Решение. Решать по 5 пунктам, 1) нагревание льда;2) плавление льда;3) нагревание воды; 4) парообразования кипятка;итог 5)

Answer

Для решения задачи о превращении 7 кг льда при температуре -30°С в пар с помощью сжигания водорода, мы проведем расчеты в пять этапов.

Дано:

Масса льда \( m_{лед} = 7 \) кг
Начальная температура льда \( T_{нач} = -30 \) °С
Температура плавления льда \( T_{плав} = 0 \) °С
Удельная теплоемкость льда \( c_{лед} = 2,1 \) Дж/(г·°С)
Удельная теплоемкость воды \( c_{вода} = 4,2 \) Дж/(г·°С)
Удельная теплота плавления льда \( L_{плав} = 334 \) Дж/г
Удельная теплота парообразования \( L_{пар} = 2260 \) Дж/г
Молярная масса водорода \( M_{H_2} = 2 \) г/моль

Решение:

Нагревание льда: Нужно сначала нагреть лед от -30 °С до 0 °С. \[ Q_1 = m_{лед} \cdot c_{лед} \cdot (T_{плав} - T_{нач}) = 7000 \text{ г} \cdot 2,1 \text{ Дж/(г·°С)} \cdot (0 - (-30)) = 7000 \cdot 2,1 \cdot 30 = 441000 \text{ Дж} \]
Плавление льда: Затем, лед плавится в воду. \[ Q_2 = m_{лед} \cdot L_{плав} = 7000 \text{ г} \cdot 334 \text{ Дж/г} = 2338000 \text{ Дж} \]
Нагревание воды: После этого необходимо нагреть воду от 0 °С до 100 °С. \[ Q_3 = m_{лед} \cdot c_{вода} \cdot (100 - 0) = 7000 \text{ г} \cdot 4,2 \text{ Дж/(г·°С)} \cdot 100 = 2940000 \text{ Дж} \]
Парообразование кипятка: Наконец, вода превращается в пар. \[ Q_4 = m_{лед} \cdot L_{пар} = 7000 \text{ г} \cdot 2260 \text{ Дж/г} = 15820000 \text{ Дж} \]
Итоговая энергия и расчет массы водорода: Суммируем все количества теплоты: \[ Q_{итог} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 = 441000 + 2338000 + 2940000 + 15820000 = 21508000 \text{ Дж} \] Теперь для получения этой энергии нужно сжечь водород: \[ Q = n \cdot \Delta H_{сгорание} \] Нужно знать теплоту сгорания водорода, которая составляет примерно 142 кДж/моль (142000 Дж/моль). В таком случае: \[ n = \frac{Q_{итог}}{\Delta H_{сгорание}} = \frac{21508000 \text{ Дж}}{142000 \text{ Дж/моль}} \approx 151,5 \text{ моль} \] Теперь рассчитываем массу водорода: \[ m_{H_2} = n \cdot M_{H_2} = 151,5 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 303 \text{ г} \]

Ответ:

Таким образом, для превращения 7 кг льда в пар потребуется примерно 303 г водорода.

Question 2

7 кг льда, взятый при температуре -30°С превратили в пар, сжигая водород. Найти массу горючего. Дано, Найти, Решение. Решать по 5 пунктам, 1) нагревание льда;2) плавление льда;3) нагревание воды; 4) парообразования кипятка;итог 5)

Answer

Для решения задачи о превращении 7 кг льда при температуре -30°С в пар с помощью сжигания водорода, мы проведем расчеты в пять этапов. ### Дано: - Масса льда \( m_{лед} = 7 \) кг - Начальная температура льда \( T_{нач} = -30 \) °С - Температура плавления льда \( T_{плав} = 0 \) °С - Удельная теплоемкость льда \( c_{лед} = 2,1 \) Дж/(г·°С) - Удельная теплоемкость воды \( c_{вода} = 4,2 \) Дж/(г·°С) - Удельная теплота плавления льда \( L_{плав} = 334 \) Дж/г - Удельная теплота парообразования \( L_{пар} = 2260 \) Дж/г - Молярная масса водорода \( M_{H_2} = 2 \) г/моль ### Решение: 1. **Нагревание льда:** Нужно сначала нагреть лед от -30 °С до 0 °С. \[ Q_1 = m_{лед} \cdot c_{лед} \cdot (T_{плав} - T_{нач}) = 7000 \text{ г} \cdot 2,1 \text{ Дж/(г·°С)} \cdot (0 - (-30)) = 7000 \cdot 2,1 \cdot 30 = 441000 \text{ Дж} \] 2. **Плавление льда:** Затем, лед плавится в воду. \[ Q_2 = m_{лед} \cdot L_{плав} = 7000 \text{ г} \cdot 334 \text{ Дж/г} = 2338000 \text{ Дж} \] 3. **Нагревание воды:** После этого необходимо нагреть воду от 0 °С до 100 °С. \[ Q_3 = m_{лед} \cdot c_{вода} \cdot (100 - 0) = 7000 \text{ г} \cdot 4,2 \text{ Дж/(г·°С)} \cdot 100 = 2940000 \text{ Дж} \] 4. **Парообразование кипятка:** Наконец, вода превращается в пар. \[ Q_4 = m_{лед} \cdot L_{пар} = 7000 \text{ г} \cdot 2260 \text{ Дж/г} = 15820000 \text{ Дж} \] 5. **Итоговая энергия и расчет массы водорода:** Суммируем все количества теплоты: \[ Q_{итог} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 = 441000 + 2338000 + 2940000 + 15820000 = 21508000 \text{ Дж} \] Теперь для получения этой энергии нужно сжечь водород: \[ Q = n \cdot \Delta H_{сгорание} \] Нужно знать теплоту сгорания водорода, которая составляет примерно 142 кДж/моль (142000 Дж/моль). В таком случае: \[ n = \frac{Q_{итог}}{\Delta H_{сгорание}} = \frac{21508000 \text{ Дж}}{142000 \text{ Дж/моль}} \approx 151,5 \text{ моль} \] Теперь рассчитываем массу водорода: \[ m_{H_2} = n \cdot M_{H_2} = 151,5 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 303 \text{ г} \] ### Ответ: Таким образом, для превращения 7 кг льда в пар потребуется примерно 303 г водорода.