На скільки збільшиться внутрішня енергія 10 кг льоду, який знаходиться при температурі 0°C, після перетворення його

Тема вопроса: Теплота и внутренняя энергия

Описание:

Теплота - это форма энергии, которая передается между двумя объектами с разными температурами. Внутренняя энергия - это общая энергия всех атомов и молекул вещества.

Чтобы решить эту задачу, нам нужно знать, что внутренняя энергия изменяется при изменении состояния вещества. Для льда, чтобы превратить его в пар, нужно поглотить теплоту.

Сначала найдем количество теплоты, необходимое для изменения температуры льда с 0°C до 100°C, используя уравнение теплопередачи:

Q = m * c * ΔT

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

Для льда с использованием данных из задачи, m = 10 кг, c = 2100 Дж/кг·°C и ΔT = 100°C - 0°C = 100°C. Подставляем эти значения в уравнение:

Q1 = 10 кг * 2100 Дж/кг·°C * 100°C = 2 100 000 Дж.

Это количество теплоты требуется, чтобы превратить лед в воду при температуре 0°C. Однако, чтобы превратить эту воду в пар при температуре 100°C, нам нужно еще больше теплоты.

Для воды тоже можно использовать ту же формулу:

Q2 = m * c * ΔT

Теперь m - это масса воды после перехода из льда, т.е. 10 кг, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры, т.е. 100°C.

Подставляем эти значения в уравнение:

Q2 = 10 кг * 4200 Дж/кг·°C * 100°C = 4 200 000 Дж.

Теплоту, которая необходима для перехода льда в пар при температуре 100°C, можно найти, просуммировав Q1 и Q2:

Q = Q1 + Q2 = 2 100 000 Дж + 4 200 000 Дж = 6 300 000 Дж.

Таким образом, внутренняя энергия льда увеличится на 6 300 000 Дж после его превращения в пар при температуре 100°C.

Дополнительный материал:
Ученик спрашивает: "На скільки збільшиться внутрішня енергія 10 кг льоду, який знаходиться при температурі 0°C, після перетворення його в пару при температурі 100°C?"
Учитель отвечает: Внутренняя энергия льда увеличится на 6 300 000 Дж после его превращения в пар при температуре 100°C.

Совет:
Для улучшения понимания теплоты и внутренней энергии, рекомендуется изучить удельную теплоемкость разных веществ и уравнение теплового баланса.

Дополнительное упражнение:
На сколько изменится внутренняя энергия 5 кг железа, которое нагреют с 20°C до 100°C, если удельная теплоемкость железа равна 450 Дж/кг·°C?