лёд массой 50 грамм перевели в пар. температура -20 ° найти количество теплоты.
Чтобы решить задачу о количестве теплоты, которая необходима для превращения льда в пар, рассмотрим все шаги и процессы, происходящие при этом.
Шаг 1: Понимание процессов
На первом этапе нам нужно понять, что лед (вода в твердом состоянии) сначала должен нагреться до 0 °C, затем растопиться в жидкую воду, после чего жидкая вода должна испариться в пар.
Шаг 2: Расчёт количества теплоты на каждом этапе
Нагрев льда от -20 °C до 0 °C. Для этого мы используем формулу: \[ Q_1 = m \cdot c_{лед} \cdot \Delta T \] где:
- \( Q_1 \) — количество теплоты (джоули),
- \( m = 0.05 \, \text{кг} \) (50 грамм) — масса льда,
- \( c_{лед} = 2100 \, \text{Дж/(кг·°C)} \) — удельная теплоёмкость льда,
- \( \Delta T = 0 °C - (-20 °C) = 20 °C \) — изменение температуры.
Подставляем значения: \[ Q_1 = 0.05 \, \text{кг} \cdot 2100 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 20 \, \text{°C} = 2100 \, \text{Дж} \]
Плавление льда при 0 °C. Для этого используем формулу: \[ Q_2 = m \cdot L_{плавления} \] где:
- \( L_{плавления} = 334000 \, \text{Дж/кг} \) — теплота плавления.
Подставляем значения: \[ Q_2 = 0.05 \, \text{кг} \cdot 334000 \, \text{Дж/кг} = 16700 \, \text{Дж} \]
Нагрев воды от 0 °C до 100 °C. Для этого используем формулу: \[ Q_3 = m \cdot c_{вода} \cdot \Delta T \] где:
- \( c_{вода} = 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \),
- \( \Delta T = 100 °C - 0 °C = 100 °C \).
Подставляем значения: \[ Q_3 = 0.05 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 100 \, \text{°C} = 21000 \, \text{Дж} \]
Испарение воды при 100 °C. Для этого используем формулу: \[ Q_4 = m \cdot L_{испарения} \] где:
- \( L_{испарения} = 2260000 \, \text{Дж/кг} \).
Подставляем значения: \[ Q_4 = 0.05 \, \text{кг} \cdot 2260000 \, \text{Дж/кг} = 113000 \, \text{Дж} \]
Шаг 3: Общее количество теплоты
Теперь сложим все выделенные количества теплоты на каждом этапе:
\[ Q_{общий} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 \] Подставляем значения: \[ Q_{общий} = 2100 \, \text{Дж} + 16700 \, \text{Дж} + 21000 \, \text{Дж} + 113000 \, \text{Дж} \] \[ Q_{общий} = 150800 \, \text{Дж} \]
Ответ
Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для превращения 50 граммов льда при -20 °C в пар при 100 °C, составляет 150800 Дж.
