Какое количество теплоты необходимо для превращения льда объемом 0,1 кубического метра, который находится при температуре -20 градусов Цельсия, в воду при температуре 10 градусов Цельсия? Плотность льда равна 900 кг/м³.

Физика 8 класс Теплопередача и калориметрия Количество теплоты превращение льда температура воды физика 8 класс теплоемкость льда расчет теплоты плотность льда физические задачи Новый

Для решения этой задачи нам нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для нескольких этапов:

1. Подогрев льда от -20°C до 0°C.
2. Плавление льда при 0°C в воду.
3. Подогрев полученной воды от 0°C до 10°C.

Теперь давайте разберем каждый шаг подробнее.

Шаг 1: Подогрев льда от -20°C до 0°C

Для этого используем формулу:

Q1 = m * c * ΔT

• m - масса льда
• c - удельная теплоемкость льда (около 2100 Дж/(кг·°C))
• ΔT - изменение температуры (0 - (-20) = 20°C)

Сначала найдем массу льда:

m = V * ρ = 0,1 м³ * 900 кг/м³ = 90 кг

Теперь подставим значения в формулу:

Q1 = 90 кг * 2100 Дж/(кг·°C) * 20°C = 3780000 Дж

Шаг 2: Плавление льда при 0°C

Для этого используем формулу:

Q2 = m * Lf

• Lf - удельная теплота плавления льда (около 334000 Дж/кг)

Теперь подставим значения:

Q2 = 90 кг * 334000 Дж/кг = 30060000 Дж

Шаг 3: Подогрев воды от 0°C до 10°C

Для этого используем формулу:

Q3 = m * c * ΔT

• c - удельная теплоемкость воды (около 4200 Дж/(кг·°C))
• ΔT - изменение температуры (10 - 0 = 10°C)

Теперь подставим значения:

Q3 = 90 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 10°C = 3780000 Дж

Итоговое количество теплоты

Теперь сложим все полученные количества теплоты:

Q_total = Q1 + Q2 + Q3

Q_total = 3780000 Дж + 30060000 Дж + 3780000 Дж = 37080000 Дж

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для превращения льда объемом 0,1 кубического метра при температуре -20°C в воду при температуре 10°C, составляет 37080000 Дж.