дано:
масса льда m = 3 кг
начальная температура T_нач = -30 °C
конечная температура T_конеч = 120 °C
удельная теплоемкость льда c_леда = 2100 Дж/(кг·°C)
теплота плавления льда L_плавление = 334000 Дж/кг
удельная теплоемкость воды c_вода = 4180 Дж/(кг·°C)
теплота парообразования воды L_пар = 2260000 Дж/кг
удельная теплоемкость водяного пара c_пар ≈ 2010 Дж/(кг·°C).
найти:
количество теплоты Q, необходимое для превращения льда в пар.
решение:
1. Сначала определим количество теплоты, необходимое для нагревания льда от -30 °C до 0 °C:
Q1 = m * c_леда * (0 - T_нач)
Q1 = 3 кг * 2100 Дж/(кг·°C) * (0 - (-30)) °C
Q1 = 3 * 2100 * 30
Q1 = 189000 Дж.
2. Затем определим количество теплоты, необходимое для плавления льда в воду при 0 °C:
Q2 = m * L_плавление
Q2 = 3 кг * 334000 Дж/кг
Q2 = 1002000 Дж.
3. Далее определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды от 0 °C до 100 °C:
Q3 = m * c_вода * (100 - 0) °C
Q3 = 3 кг * 4180 Дж/(кг·°C) * (100 - 0) °C
Q3 = 3 * 4180 * 100
Q3 = 1254000 Дж.
4. Затем определим количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар при 100 °C:
Q4 = m * L_пар
Q4 = 3 кг * 2260000 Дж/кг
Q4 = 6780000 Дж.
5. Наконец, определим количество теплоты, необходимое для нагрева пара от 100 °C до 120 °C:
Q5 = m * c_пар * (T_конеч - 100) °C
Q5 = 3 кг * 2010 Дж/(кг·°C) * (120 - 100) °C
Q5 = 3 * 2010 * 20
Q5 = 120600 Дж.
6. Теперь найдем общее количество теплоты Q_total:
Q_total = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5
Q_total = 189000 Дж + 1002000 Дж + 1254000 Дж + 6780000 Дж + 120600 Дж
Q_total = 189000 + 1002000 + 1254000 + 6780000 + 120600
Q_total = 10132000 Дж.
ответ:
Количество теплоты, необходимое, чтобы превратить лёд массой 3 кг при температуре -30 градусов в пар при температуре 120 градусов, составляет 10132000 Дж.