Какой объем льда можно расплавить с использованием теплоты, выделившейся при конденсации 0,5 кг воды, нагретой

Тема занятия: Расчет объема расплавленного льда

Инструкция: Для решения данной задачи, нам необходимо учесть все физические процессы, происходящие с водой и льдом при нагревании и охлаждении.

Сначала найдем количество теплоты, выделившейся при конденсации 0,5 кг воды. Для этого воспользуемся удельной теплотой парообразования: Q_1 = m * L, где m - масса воды, L - удельная теплота парообразования. Подставляя значения, получим: Q_1 = 0,5 кг * 2300 Дж/кг = 1150 Дж.

Далее, мы нагреваем воду до 100 градусов по Цельсию. Для расчета количества теплоты, необходимой для этого, воспользуемся удельной теплоемкостью воды: Q_2 = m * c * ΔT, где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры. Подставляя значения, получим: Q_2 = 0,5 кг * 4200 Дж/кг°C * (100°C - 0°C) = 210000 Дж.

Теперь вычислим количество теплоты, выделившейся при охлаждении образовавшейся воды до температуры плавления льда. Для этого воспользуемся удельной теплотой плавания льда: Q_3 = m * L_f, где m - масса воды, L_f - удельная теплота плавания льда. Подставляя значения, получим: Q_3 = 0,5 кг * 330 Дж/кг = 165 Дж.

Теперь мы можем рассчитать общее изменение теплоты, которое равно сумме всех полученных значений: ΔQ = Q_1 + Q_2 + Q_3 = 1150 Дж + 210000 Дж + 165 Дж = 211315 Дж.

Используя соотношение между изменением теплоты и изменением внутренней энергии вещества, узнаем, сколько массы воды мы можем полностью расплавить: ΔQ = m_л * L_f, где m_л - масса льда, L_f - удельная теплота плавания льда. Подставляя значения, получим: 211315 Дж = m_л * 330 Дж/кг. Решая уравнение, найдем массу расплавленного льда: m_л = 211315 Дж / 330 Дж/кг ≈ 641 кг.

Таким образом, используя теплоту, выделившуюся при конденсации воды, нагреве воды и охлаждении образовавшейся воды, мы можем расплавить около 641 кг льда.

Дополнительный материал: Какой объем льда можно расплавить, если использовать теплоту, выделившуюся при конденсации 2 кг воды, нагретой до 50 градусов по Цельсию, и охлаждении образовавшейся воды? Удельная теплоемкость воды составляет 4000 Дж/кг°С, удельная теплота плавания льда - 350 Дж/кг, а удельная теплота парообразования - 2200 Дж/кг.

Совет: Для решения подобных задач, всегда внимательно читайте условие и узнавайте все известные вам физические величины. Не забывайте использовать соответствующие формулы и единицы измерения.

Задание: Какой объем льда можно расплавить, если использовать теплоту, выделившуюся при конденсации 1.2 кг воды, нагретой до 80 градусов по Цельсию, и охлаждении образовавшейся воды? Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/кг°C, удельная теплота плавания льда - 320 Дж/кг, а удельная теплота парообразования - 2500 Дж/кг.