Сколько нужно сжечь каменного угля, чтобы расплавить 500 г льда, который находится при температуре -20°C?

Физика 8 класс Тепловые явления физика 8 класс сжигание каменного угля расплавление льда температура льда количество тепла теплота плавления Теплоёмкость расчет тепла физические процессы задачи по физике Новый

Давайте решим задачу шаг за шагом.

Дано:

• m1 = 0.5 кг (масса льда)
• c = 2100 Дж/кг·°C (удельная теплоёмкость льда)
• L = 3.3 * 10^5 Дж/кг (теплота плавления льда)
• t1 = -20 °C (начальная температура льда)
• t2 = 0 °C (конечная температура после плавления)
• q2 = 2.7 * 10^7 Дж/кг (теплота сгорания каменного угля)

Теперь найдём, сколько энергии нужно для того, чтобы растопить 500 г льда, который находится при температуре -20°C.

Шаг 1: Нагрев льда от -20°C до 0°C

Для того, чтобы нагреть лед до 0°C, используем формулу:

Q1 = m * c * Δt

где Δt = 0 - (-20) = 20°C.

Подставляем данные:

Q1 = 0.5 кг * 2100 Дж/кг·°C * 20 °C = 21000 Дж.

Шаг 2: Плавление льда при 0°C

Теперь необходимо рассчитать количество энергии, необходимое для плавления льда:

Q3 = m * L

Подставим значения:

Q3 = 0.5 кг * 3.3 * 10^5 Дж/кг = 165000 Дж.

Шаг 3: Общее количество энергии

Теперь можем найти общее количество энергии, необходимое для того, чтобы нагреть лед и расплавить его:

Q2 = Q1 + Q3 = 21000 Дж + 165000 Дж = 186000 Дж.

Шаг 4: Сколько угля нужно сжечь

Теперь нужно узнать, сколько каменного угля нужно сжечь, чтобы получить это количество энергии. Используем формулу:

Q2 = m2 * q2

где m2 - масса угля, а q2 = 2.7 * 10^7 Дж/кг.

Подставим значения:

186000 Дж = m2 * 2.7 * 10^7 Дж/кг.

Теперь решим это уравнение относительно m2:

m2 = 186000 Дж / (2.7 * 10^7 Дж/кг) ≈ 0.0069 кг = 6.9 г.

Ответ: Для плавления 500 г льда, находящегося при температуре -20°C, необходимо сжечь примерно 6.9 грамм каменного угля.