Какое количество теплоты потребуется, чтобы превратить m = 80 г. льда, взятого при температуре to=-4,0 °С; в пар при температуре t 100 °C?
Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для превращения 80 г льда при температуре -4,0 °C в пар при 100 °C, нужно пройти через несколько этапов. На каждом этапе будем использовать уравнение Q = mcΔT или аналогичные формулы для стадии изменения агрегатного состояния.
Нагрев льда от -4,0 °C до 0 °C: Используем формулу \( Q_1 = m \cdot c_л \cdot \Delta T \), где:
- \( m = 80 \, \text{г} = 0,08 \, \text{кг} \),
- \( c_л = 2100 \, \text{Дж/(кг·°C)} \) (удельная теплоемкость льда),
- \( \Delta T = 0 - (-4) = 4 \, °C \).
Подставляем значения: \[ Q_1 = 0,08 \cdot 2100 \cdot 4 = 672 \, \text{Дж}. \]
Плавление льда при 0 °C: Для этого этапа необходимо учесть тепло плавления: \( Q_2 = m \cdot L_{пл} \), где:
- \( L_{пл} = 334000 \, \text{Дж/кг} \) (утеплитель плавления льда).
Подставляем значения: \[ Q_2 = 0,08 \cdot 334000 = 26720 \, \text{Дж}. \]
Нагрев воды от 0 °C до 100 °C: Используем формулу \( Q_3 = m \cdot c_в \cdot \Delta T \), где:
- \( c_в = 4180 \, \text{Дж/(кг·°C)} \) (удельная теплоемкость воды),
- \( \Delta T = 100 - 0 = 100 \, °C \).
Подставляем значения: \[ Q_3 = 0,08 \cdot 4180 \cdot 100 = 33440 \, \text{Дж}. \]
Парообразование воды при 100 °C: Для этого этапа тоже используем тепло парообразования: \( Q_4 = m \cdot L_{г} \), где:
- \( L_{г} = 2260000 \, \text{Дж/кг} \) (утеплитель парообразования воды).
Подставляем значения: \[ Q_4 = 0,08 \cdot 2260000 = 180800 \, \text{Дж}. \]
Суммируем все количества теплоты: \[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4. \] Подставляем: \[ Q_{total} = 672 + 26720 + 33440 + 180800 = 238632 \, \text{Дж}. \]
Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для превращения 80 г льда при -4 °C в пар при 100 °C, составляет 238632 Дж.
