Визначте яку потрібно кількість теплоти витрати для того, щоб з льоду масою 5 кг, узятого при -20°С, отримати пару при температурі 100°С? Питома теплоємність льоду 2100 Дж/(кг·°С), питома теплота плавлення льоду 340 кДж/кг, питома теплоємність води 4200 Дж/(кг·°С), питома теплота пароутворення води 2,3 МДж/кг

Ответ:

Для визначення кількості теплоти, необхідної для перетворення льоду у пару, потрібно врахувати два етапи зміни фази: плавлення льоду та пароутворення води.

Спочатку необхідно обчислити кількість теплоти, необхідну для плавлення льоду. Використовуючи питому теплоту плавлення льоду, ми можемо розрахувати цю кількість:

Теплота плавлення льоду = питома теплота плавлення льоду * маса льоду

Теплота плавлення льоду = 340 кДж/кг * 5 кг = 1700 кДж

Потім ми можемо розрахувати кількість теплоти, необхідну для підігрівання розплавленої води до 100°С. Використовуючи питому теплоємність води, ми можемо обчислити цю кількість:

Теплота нагрівання води = питома теплоємність води * маса води * (температура після - температура до)

Теплота нагрівання води = 4200 Дж/(кг·°С) * 5 кг * (100 °С - 0 °С) = 2 100 000 Дж = 2,1 МДж

Нарешті, ми можемо обчислити кількість теплоти, необхідну для пароутворення води. Використовуючи питому теплоту пароутворення води, ми можемо обчислити цю кількість:

Теплота пароутворення води = питома теплота пароутворення води * маса води

Теплота пароутворення води = 2,3 МДж/кг * 5 кг = 11,5 МДж

Отже, загальна кількість теплоти, необхідна для перетворення льоду в пару, буде сумою кількості теплоти для плавлення льоду, нагрівання води та пароутворення води:

Загальна теплота = Теплота плавлення льоду + Теплота нагрівання води + Теплота пароутворення води

Загальна теплота = 1700 кДж + 2,1 МДж + 11,5 МДж = 13 300 000 Дж = 13,3 МДж

Таким чином, для перетворення 5 кг льоду з температурою -20°С у пару при температурі 100°С необхідно витратити 13,3 МДж теплоти.

Объяснение: