Какое количество теплоты необходимо для превращения 5 кг льда, который находится при температуре -40 градусов, в пар при 100 градусах?

Физика 9 класс Теплообмен и фазовые переходы Количество теплоты превращение льда в пар температура льда масса льда физика 9 класс Новый

Чтобы определить, какое количество теплоты необходимо для превращения 5 кг льда при температуре -40 градусов Цельсия в пар при 100 градусах Цельсия, нам нужно рассмотреть несколько этапов этого процесса:

1. Нагревание льда от -40°C до 0°C.
   • Для этого используем формулу: Q1 = m * c * ΔT,
   • где m — масса льда (5 кг), c — удельная теплоемкость льда (примерно 2,1 Дж/(кг·°C)), ΔT — изменение температуры (0 - (-40) = 40°C).
2. Плавление льда в воду при 0°C.
   • Используем формулу: Q2 = m * Lf,
   • где Lf — теплота плавления льда (примерно 334000 Дж/кг).
3. Нагревание воды от 0°C до 100°C.
   • Используем формулу: Q3 = m * c * ΔT,
   • где c — удельная теплоемкость воды (примерно 4,18 Дж/(кг·°C)), ΔT — изменение температуры (100 - 0 = 100°C).
4. Кипение воды в пар при 100°C.
   • Используем формулу: Q4 = m * Lv,
   • где Lv — теплота парообразования воды (примерно 2260000 Дж/кг).

Теперь подставим значения и рассчитаем каждую часть:

1. Для Q1:
   • Q1 = 5 кг * 2,1 Дж/(кг·°C) * 40°C = 420 Дж.
2. Для Q2:
   • Q2 = 5 кг * 334000 Дж/кг = 1670000 Дж.
3. Для Q3:
   • Q3 = 5 кг * 4,18 Дж/(кг·°C) * 100°C = 20900 Дж.
4. Для Q4:
   • Q4 = 5 кг * 2260000 Дж/кг = 11300000 Дж.

Теперь суммируем все количество теплоты:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 420 Дж + 1670000 Дж + 20900 Дж + 11300000 Дж.

Теперь вычислим итоговое количество теплоты:

Q = 13200000 Дж + 1670000 Дж + 20900 Дж + 420 Дж = 13000000 Дж.

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для превращения 5 кг льда при -40°C в пар при 100°C, составляет 13000000 Дж.