Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 2 кг, взятого при температуре 10°, получить стоградусный пар? физика 8 класс
Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для превращения 2 кг льда при температуре -10 °C в пар при 100 °C, нужно учитывать несколько этапов:
Нагрев льда от -10 °C до 0 °C: Для нагревания льда используем формулу: \[ Q_1 = m \cdot c_{л} \cdot \Delta T \] где:
- \( m = 2 \) кг (масса льда),
- \( c_{л} = 2,1 \) Дж/(г·°C) (удельная теплоемкость льда),
- \( \Delta T = 0 - (-10) = 10 \) °C.
Подставим значения: \[ Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 2100 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 10 \, \text{°C} = 42000 \, \text{Дж}. \]
Плавление льда (превращение в воду): Для этого используем: \[ Q_2 = m \cdot L_{п} \] где:
- \( L_{п} = 334000 \) Дж/кг (теплота плавления льда).
Подставляем: \[ Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 334000 \, \text{Дж/кг} = 668000 \, \text{Дж}. \]
Нагрев воды от 0 °C до 100 °C: Для этого этапа: \[ Q_3 = m \cdot c_{в} \cdot \Delta T \] где:
- \( c_{в} = 4190 \) Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость воды),
- \( \Delta T = 100 - 0 = 100 \) °C.
Подставляем: \[ Q_3 = 2 \, \text{кг} \cdot 4190 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 100 \, \text{°C} = 838000 \, \text{Дж}. \]
Пар образуется из воды: Здесь применяем формулу: \[ Q_4 = m \cdot L_{в} \] где:
- \( L_{в} = 2260000 \) Дж/кг (теплота парообразования).
Подставляем: \[ Q_4 = 2 \, \text{кг} \cdot 2260000 \, \text{Дж/кг} = 4520000 \, \text{Дж}. \]
Теперь сложим все полученные значения, чтобы найти общее количество теплоты, необходимое для превращения льда в пар:
\[ Q_{общ} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 \] \[ Q_{общ} = 42000 + 668000 + 838000 + 4520000 = 5880000 \, \text{Дж}. \]
Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для превращения 2 кг льда при -10 °C в пар при 100 °C, составляет 5880000 Дж.
