Какое количество теплоты необходимо, чтобы растопить 100 г льда при температуре -5 градусов, а затем нагреть получившуюся воду до 20 градусов?

Физика 8 класс Теплопередача и теплообмен Количество теплоты растопить лёд нагрев воды физика 8 класс Теплоёмкость изменение температуры расчет теплоты Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно рассмотреть два процесса: сначала растопить лед, а затем нагреть получившуюся воду. Давайте разберем каждый этап подробно.

1. Растапливание льда:

Для того чтобы растопить лед, нам нужно использовать теплоту плавления. Для льда это значение составляет 334 Дж/г. Но перед тем как лед начнет плавиться, его нужно сначала нагреть до 0 градусов. Для этого воспользуемся формулой:

Q1 = m * c * ΔT

• Q1 - количество теплоты, необходимое для нагрева льда;
• m - масса льда (100 г);
• c - удельная теплоемкость льда (примерно 2,1 Дж/(г·°C));
• ΔT - изменение температуры (0 - (-5) = 5 °C).

Подставим значения:

Q1 = 100 г * 2,1 Дж/(г·°C) * 5 °C = 1050 Дж.

2. Плавление льда:

Теперь мы растопили лед и нам нужно узнать, сколько тепла потребуется для его плавления:

Q2 = m * L

• Q2 - количество теплоты, необходимое для плавления льда;
• L - теплота плавления льда (334 Дж/г).

Подставим значения:

Q2 = 100 г * 334 Дж/г = 33400 Дж.

3. Нагревание воды:

Теперь, когда у нас есть вода при 0 градусах, нам нужно нагреть ее до 20 градусов. Для этого также используем формулу:

Q3 = m * c * ΔT

• Q3 - количество теплоты, необходимое для нагрева воды;
• c - удельная теплоемкость воды (примерно 4,2 Дж/(г·°C));
• ΔT - изменение температуры (20 - 0 = 20 °C).

Подставим значения:

Q3 = 100 г * 4,2 Дж/(г·°C) * 20 °C = 8400 Дж.

4. Общее количество теплоты:

Теперь мы можем найти общее количество теплоты, необходимое для всех трех процессов, сложив полученные значения:

Q = Q1 + Q2 + Q3

Q = 1050 Дж + 33400 Дж + 8400 Дж = 42850 Дж.

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для растопления 100 г льда при -5 градусах и нагрева получившейся воды до 20 градусов, составляет 42850 Дж.