Какое количество теплоты нужно для превращения 2 кг льда, находящегося при 0°C, в пар при 100°C? Постройте график данного процесса.

Физика 9 класс Превращение веществ и теплообмен Количество теплоты превращение льда в пар график процесса физика 9 класс теплообмен изменение состояния вещества расчет теплоты парообразование свойства воды термодинамика Новый

Для решения задачи нам нужно рассмотреть несколько этапов, через которые пройдет лед, чтобы превратиться в пар. Процесс включает в себя следующие стадии:

1. Плавление льда при 0°C в воду при 0°C.
2. Нагревание воды от 0°C до 100°C.
3. Испарение воды при 100°C в пар при 100°C.

Теперь давайте разберем каждый этап и рассчитаем количество теплоты, необходимое для каждого из них.

1. Плавление льда:

Для плавления льда используем формулу:

Q1 = m * Lf

где:

• Q1 - количество теплоты, необходимое для плавления льда;
• m - масса льда (2 кг);
• Lf - скрытая теплота плавления льда (приблизительно 334 кДж/кг).

Подставляем значения:

Q1 = 2 кг * 334 кДж/кг = 668 кДж.

2. Нагревание воды:

Теперь нагреваем воду от 0°C до 100°C. Используем формулу:

Q2 = m * c * ΔT

где:

• Q2 - количество теплоты, необходимое для нагрева воды;
• c - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4.18 кДж/(кг·°C));
• ΔT - изменение температуры (100°C - 0°C = 100°C).

Подставляем значения:

Q2 = 2 кг * 4.18 кДж/(кг·°C) * 100°C = 836 кДж.

3. Испарение воды:

Для испарения воды используем формулу:

Q3 = m * Lv

где:

• Q3 - количество теплоты, необходимое для испарения воды;
• Lv - скрытая теплота парообразования (приблизительно 2260 кДж/кг).

Подставляем значения:

Q3 = 2 кг * 2260 кДж/кг = 4520 кДж.

Общее количество теплоты:

Теперь складываем все три количества теплоты:

Q_total = Q1 + Q2 + Q3

Q_total = 668 кДж + 836 кДж + 4520 кДж = 6024 кДж.

Таким образом, для превращения 2 кг льда, находящегося при 0°C, в пар при 100°C, необходимо 6024 кДж тепла.

График процесса:

К сожалению, я не могу построить график, но я могу описать, как он будет выглядеть:

• По оси X будет отложено время или количество теплоты (Q),
• По оси Y - температура (T).
• График будет представлять собой горизонтальные линии на уровнях 0°C и 100°C, где происходит плавление и испарение, с наклонными участками между ними, где температура воды изменяется от 0°C до 100°C.

Таким образом, график будет показывать, как температура остается постоянной во время фазовых переходов и изменяется во время нагрева.