В сосуде находится 5 л воды при температуре -20°С. Как можно рассчитать:

1. массу воды, если плотность равна 1000 кг/м3?
2. количество теплоты, необходимое для нагрева льда до температуры плавления, при удельной теплоемкости 2100 Дж/(кг ∙°С)?
3. количество теплоты, необходимое для плавления льда с удельной теплотой плавления 330 кДж/кг?
4. количество теплоты, необходимое для нагрева воды до температуры кипения, если удельная теплоемкость составляет 4200 Дж/(кг ∙°С)?
5. количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар, при удельной теплоте парообразования 2,3·10^6 Дж/кг?
6. общее количество теплоты, которое было затрачено в процессе?

Физика Колледж Термодинамика масса воды плотность воды Количество теплоты удельная теплоёмкость теплота плавления нагрев льда нагрев воды парообразование общее количество теплоты физика 12 класс Новый

Для решения данной задачи мы будем использовать основные формулы, связанные с теплотой и массой. Давайте рассмотрим каждый шаг по порядку.

1. Масса воды

Для нахождения массы воды мы используем формулу:

m = V * ρ

где m - масса, V - объем, ρ - плотность.

• Объем V = 5 л = 0,005 м³ (так как 1 л = 0,001 м³).
• Плотность ρ = 1000 кг/м³.

Теперь подставим значения:

m = 0,005 м³ * 1000 кг/м³ = 5 кг.

2. Количество теплоты для нагрева льда до температуры плавления

Используем формулу:

Q1 = m * c * ΔT

где Q1 - количество теплоты, m - масса, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

• m = 5 кг.
• c = 2100 Дж/(кг ∙°С).
• ΔT = 0 - (-20) = 20 °С.

Теперь подставим значения:

Q1 = 5 кг * 2100 Дж/(кг ∙°С) * 20 °С = 210000 Дж = 210 кДж.

3. Количество теплоты для плавления льда

Используем формулу:

Q2 = m * L

где Q2 - количество теплоты, L - удельная теплота плавления.

• m = 5 кг.
• L = 330 кДж/кг = 330000 Дж/кг.

Теперь подставим значения:

Q2 = 5 кг * 330000 Дж/кг = 1650000 Дж = 1650 кДж.

4. Количество теплоты для нагрева воды до температуры кипения

Используем ту же формулу:

Q3 = m * c * ΔT

• m = 5 кг.
• c = 4200 Дж/(кг ∙°С).
• ΔT = 100 - 0 = 100 °С.

Теперь подставим значения:

Q3 = 5 кг * 4200 Дж/(кг ∙°С) * 100 °С = 2100000 Дж = 2100 кДж.

5. Количество теплоты для превращения воды в пар

Используем формулу:

Q4 = m * Lv

где Q4 - количество теплоты, Lv - удельная теплота парообразования.

• m = 5 кг.
• Lv = 2,3 * 10^6 Дж/кг.

Теперь подставим значения:

Q4 = 5 кг * 2,3 * 10^6 Дж/кг = 11500000 Дж = 11500 кДж.

6. Общее количество теплоты

Теперь мы можем найти общее количество теплоты, затраченной в процессе:

Qобщ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Подставим значения:

Qобщ = 210 кДж + 1650 кДж + 2100 кДж + 11500 кДж = 15460 кДж.

Таким образом, общее количество теплоты, затраченной в процессе, составляет 15460 кДж.