Какое количество тепла необходимо извлечь из 10 кг водяного пара при 100°C, чтобы получить лед при температуре -20°C?

Содержание: Тепловые переходы веществ

Разъяснение: Для решения данной задачи нам необходимо знать теплоту парообразования и теплоту плавления воды. Теплота парообразования - это количество тепла, необходимое для превращения единицы вещества из жидкого состояния в газообразное состояние при постоянной температуре. В данном случае, мы хотим превратить водяной пар при 100°C в лед при -20°C. Теплота плавления - это количество тепла, необходимое для превращения единицы вещества из твердого состояния в жидкое состояние при постоянной температуре. Поэтому, нам нужно вычислить также теплоту плавления льда.

Для решения задачи воспользуемся формулой:

Общее количество тепла, необходимое для перехода из одного состояния в другое, можно вычислить по формуле:
Q = m * L,

где Q - количество тепла, m - масса вещества, L - теплота перехода.

Теплота парообразования воды L1 = 2 260 кДж/кг, а теплота плавления льда L2 = 333,55 кДж/кг.

Шаг 1: Найдем количество тепла, необходимое для превращения водяного пара в воду при 100°C:
Q1 = m * L1 = 10 кг * 2 260 кДж/кг = 22 600 кДж.

Шаг 2: Найдем количество тепла, необходимое для превращения воды при 0°C в лед при -20°C:
Q2 = m * L2 = 10 кг * 333,55 кДж/кг = 3 335,5 кДж.

Шаг 3: Найдем общее количество тепла, необходимое для перехода из пара при 100°C в лед при -20°C:
Q = Q1 + Q2 = 22 600 кДж + 3 335,5 кДж = 25 935,5 кДж.

Таким образом, чтобы получить лед при температуре -20°C из 10 кг водяного пара при 100°C, необходимо извлечь 25 935,5 кДж тепла.

Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить законы сохранения энергии и основные понятия о тепловых переходах веществ.

Задача для проверки: Какое количество тепла необходимо добавить к 20 кг воды при 20°C, чтобы получить пар при 100°C? Ответ дайте в кДж.