Чтобы определить, какую массу торфа нужно сжечь, чтобы 1,5 кг льда превратить в воду температурой 10 °C, нам нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для этого процесса.
Для начала, необходимо учесть три этапа:
- Плавление льда в воду (0 °C).
- Нагревание полученной воды от 0 °C до 10 °C.
1. Плавление льда
Для плавления льда используется теплота плавления. Теплота плавления льда составляет приблизительно 334 Дж/г. Поскольку у нас 1,5 кг льда, это 1500 г.
[ Q_1 = m \cdot L_f = 1500 , \text{г} \cdot 334 , \text{Дж/г} = 501000 , \text{Дж} ]
2. Нагревание воды
После плавления ледяная масса становится водой, и нам нужно её нагреть от 0 °C до 10 °C. Удельная теплоемкость воды составляет приблизительно 4,18 Дж/(г·°C).
[ Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T = 1500 , \text{г} \cdot 4,18 , \text{Дж/(г·°C)} \cdot 10 °C = 62700 , \text{Дж} ]
Общая теплота
Теперь складываем оба значения:
[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 = 501000 , \text{Дж} + 62700 , \text{Дж} = 563700 , \text{Дж} ]
3. Масса торфа
Теперь необходимо узнать, сколько энергии выделяется при сжигании торфа. Эта величина зависит от содержания калорий в торфе, которое обычно составляет около 15-20 МДж/кг (возьмем среднее значение 17,5 МДж/кг или 17500000 Дж/кг).
Чтобы найти массу торфа, используем формулу:
[ m_{\text{торф}} = \frac{Q_{\text{total}}}{Q_{\text{торф}}} = \frac{563700 , \text{Дж}}{17500000 , \text{Дж/кг}} \approx 0,0322 , \text{кг} ]
Ответ
Таким образом, нужно сжечь примерно 0,0322 кг (или 32,2 грамма) торфа, чтобы превратить 1,5 кг льда в воду температурой 10 °C.