Помогите решить задачу: кусок льда весом 200 граммов, взятый при температуре -20 градусов, полностью перешел в пар. Какое количество теплоты было затрачено на этот процесс?

Физика 11 класс Тепловые явления физика 11 класс задача по физике Количество теплоты лед в пар термодинамика изменение состояния вещества Новый

Для решения этой задачи нам необходимо рассмотреть несколько этапов, через которые проходит лед, прежде чем превратиться в пар. Каждый из этих этапов требует определенного количества теплоты. Давайте разберем их по порядку.

1. Нагревание льда от -20°C до 0°C.

   Для этого этапа нам нужно использовать формулу:

   Q1 = m * c_лед * ΔT

   • m - масса льда (в килограммах), в нашем случае 200 граммов = 0.2 кг
   • c_лед - удельная теплоемкость льда, которая составляет примерно 2.1 кДж/(кг·°C)
   • ΔT - изменение температуры, в данном случае от -20°C до 0°C, то есть 20°C.

   Теперь подставим значения:

   Q1 = 0.2 * 2.1 * 20 = 8.4 кДж

2. Плавление льда при 0°C.

   Для плавления льда используем формулу:

   Q2 = m * L_пл

   • L_пл - скрытая теплота плавления льда, примерно 334 кДж/кг.

   Подставляем значения:

   Q2 = 0.2 * 334 = 66.8 кДж

3. Нагревание воды от 0°C до 100°C.

   Используем ту же формулу, но для воды:

   Q3 = m * c_вода * ΔT

   • c_вода - удельная теплоемкость воды, примерно 4.18 кДж/(кг·°C)
   • ΔT - изменение температуры от 0°C до 100°C, то есть 100°C.

   Подставляем значения:

   Q3 = 0.2 * 4.18 * 100 = 83.6 кДж

4. Кипячение воды при 100°C.

   Используем формулу:

   Q4 = m * L_исп

   • L_исп - скрытая теплота парообразования воды, примерно 2260 кДж/кг.

   Подставляем значения:

   Q4 = 0.2 * 2260 = 452 кДж

5. Нагревание пара от 100°C до конечной температуры.

   Если конечная температура пара не указана, обычно считаем, что она равна 100°C, и этот этап можно пропустить. Если же нужно учитывать, то используем:

   Q5 = m * c_пар * ΔT (где c_пар - удельная теплоемкость пара, примерно 2.0 кДж/(кг·°C))

Теперь складываем все количество теплоты:

Q_total = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Q_total = 8.4 + 66.8 + 83.6 + 452 = 611.8 кДж

Ответ: На процесс превращения 200 граммов льда при -20°C в пар затрачено 611.8 кДж теплоты.