КАКОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ НЕОБХОДИМО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ 3 кг льда ИМЕЮЩУЮ НАЧАЛЬНУЮ ТЕМПЕРАТУРУ -20 градусов И НАГРЕВА ОБРАЗОВАВШИЙСЯ ВОДЫ ДО ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4. Q = С1 * m * ( tк1 - tн1 ), С1 — уд. теплоемк. льда ( С1 = 2100 Дж/( кг*К ) ), m — масса льда ( m = 3 кг ), tк1 = 0 ºС, tн1 = -20 ºС. Q2 = λ * m, λ — уд. теплота плавл. льда ( λ = 34 * 104 Дж/кг ). Q3 = C2 * m * ( tк2 - tн2 ), C2 — уд. теплоемк. воды ( С2 = 4200 Дж/ ( К*кг ) ), tк2 = 100 ºС, tн2 = 0 ºС. Q4 = L * m, L — уд. теплота парообразования ( L = 2,3 * 106 Дж/кг ). Q = 2100 * 3 * ( 0 - ( -20 ) ) + ( 34 * 104 ) * 3 + 4200 * 3 * ( 100 - 0 ) + 2,3 * 106 * 3 = 9,306 МДж.

m = 3 кг.

t1 = - 20 °C.

t2 = 0 °C.

t3 = 100 °C.

Cв = 4200 Дж/кг *°C.

λл = 3,4 * 10^5 Дж/кг.

Cл = 2100 Дж/кг *°C. 

Q - ?

Для превращение льда в воду с температурой кипения необходимое, нагреть лед до температуры плавления, при температуре плавления перевести из твердого состояния в жидкое, полученную воду нагреть до температуры кипения.

Необходимое количество теплоты Q будет суммой:

• Q1 - количество теплоты для нагревания льда;
• Q2 - количество теплоты для плавления льда;
• Q3 - количество теплоты для нагревания воды.  

Теплота для нагревания льда

Количество теплоты Q1, которое необходимое для нагревания льда массой m от температуры t1 до температуры t2, определяется формулой: Q1 = Сл *m *(t2 - t1), где Сл - удельная теплоемкость льда.

Температура плавления льда составляет t2 = 0 °C. 

Q1 =2100 Дж/кг *°C * 3 кг *(0 °C - (- 20 °C)) = 126000 Дж.

Теплота для плавления льда

Количество теплоты Q2, которое необходимо для плавления льда массой m при температуре плавления определяется формулой: Q2 = λл *m, где λл - удельная теплота плавления льда.

 Q2 = 3,4 * 10^5 Дж/кг *3 кг = 10,2 *10^5 = 1020000 Дж.   

Теплота для нагревания воды

При плавлении льда, согласно закону сохранения масс, получится такая же масса воды.

Количество теплоты Q3, которое необходимо для нагревания воды массой m от температуры t2 до температуры t3, определяется формулой: Q3 = Св *m *(t3 - t2), где Св - удельная теплоемкость воды.

Температура кипения воды составляет t3 = 100 °C.

Q2 = 4200 Дж/кг *°C * 3 кг *(100 °C - 0 °C)) = 1260000 Дж.

Q = 126000 Дж + 1020000 Дж + 1260000 Дж = 2406000 Дж.

Ответ: для превращения льда в воду с температурой кипения необходимо Q = 2406000 Дж тепловой энергии.