Какое количество теплоты необходимо для превращения льда массой 3 кг, взятого при температуре -20 °С, в пар при температуре 100 °C?

Физика 8 класс Тепловые явления Новый

Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для превращения льда в пар, нужно учесть несколько этапов. Каждый этап требует определённого количества теплоты. Давайте разберёмся по шагам:

1. Нагрев льда от -20 °C до 0 °C.

   Для этого используем формулу:

   Q1 = m * c * ΔT

   где:

   • Q1 - количество теплоты (Дж),
   • m - масса льда (кг),
   • c - удельная теплоёмкость льда (около 2100 Дж/(кг·°C)),
   • ΔT - изменение температуры (°C).

   В нашем случае:

   ΔT = 0 - (-20) = 20 °C.

   Подставляем значения:

   Q1 = 3 * 2100 * 20 = 126000 Дж.

2. Плавление льда в воду при 0 °C.

   Для этого используем формулу:

   Q2 = m * Lf

   где:

   • Q2 - количество теплоты, необходимое для плавления (Дж),
   • Lf - удельная теплота плавления льда (около 334000 Дж/кг).

   Подставляем значения:

   Q2 = 3 * 334000 = 1002000 Дж.

3. Нагрев воды от 0 °C до 100 °C.

   Используем ту же формулу:

   Q3 = m * c * ΔT

   где c - удельная теплоёмкость воды (около 4200 Дж/(кг·°C)).

   ΔT = 100 - 0 = 100 °C.

   Подставляем значения:

   Q3 = 3 * 4200 * 100 = 1260000 Дж.

4. Парообразование воды при 100 °C.

   Используем формулу:

   Q4 = m * Lv

   где:

   • Q4 - количество теплоты, необходимое для парообразования (Дж),
   • Lv - удельная теплота парообразования воды (около 2260000 Дж/кг).

   Подставляем значения:

   Q4 = 3 * 2260000 = 6780000 Дж.

5. Суммируем все количества теплоты.

   Общее количество теплоты Q будет равно:

   Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4.

   Подставляем значения:

   Q = 126000 + 1002000 + 1260000 + 6780000 = 9160000 Дж.

Ответ: Необходимо 9160000 Дж (или 9,16 МДж) теплоты для превращения льда массой 3 кг, взятого при температуре -20 °C, в пар при температуре 100 °C.