дано:
- начальная температура льда T1 = -10 °С
- температура плавления льда T2 = 0 °С
- конечная температура воды T3 = 20 °С
- теплоемкость льда c_лед ≈ 2,1 кДж/(кг·°С) = 2100 Дж/(кг·°С)
- удельная теплота плавления льда L = 334 кДж/кг = 334000 Дж/кг
- теплоемкость воды c_вода ≈ 4,18 кДж/(кг·°С) = 4180 Дж/(кг·°С)
найти:
- общее количество теплоты Q
решение:
Процесс состоит из трех этапов:
1. Нагрев льда от -10 °С до 0 °С:
Q1 = m * c_лед * (T2 - T1),
где m - масса льда.
2. Плавление льда при 0 °С:
Q2 = m * L.
3. Нагрев полученной воды от 0 °С до 20 °С:
Q3 = m * c_вода * (T3 - T2).
4. Общее количество теплоты Q:
Q = Q1 + Q2 + Q3.
Подставляем значения:
Q1 = m * 2100 * (0 - (-10)) = m * 2100 * 10 = 21000m (Дж).
Q2 = m * 334000 (Дж).
Q3 = m * 4180 * (20 - 0) = m * 4180 * 20 = 83600m (Дж).
Объединяем все части:
Q = 21000m + 334000 + 83600m
= (21000 + 83600)m + 334000
= 104600m + 334000 (Дж).
ответ:
Общее количество теплоты Q = (104600m + 334000) Дж.
Графическое изображение процессов можно представить следующим образом:
```
Т (°C)
|
| Q3
| ────────────────
| | Вода |
| ──────────────── Q2
| |____________
| Лед | Плавление
| ───────────|───────> |
| Q1 0°C 20°C
|___________________________
-10°C T1 T2 T3
```
На графике видно, как лед нагревается, плавится и затем образуется вода, которая также нагревается до 20 °C.