Що потрібно зробити, щоб перетворити 2 кг льоду, який знаходиться при температурі -10°C, в пару, затративши

Тема урока: Фазовые переходы вещества.

Инструкция: Для перевода льда в пар необходимо знать процесс фазового перехода и учесть несколько факторов.

1. Сначала нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания льда до температуры плавления. Для этого мы используем формулу Q = mcΔt, где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, Δt - изменение температуры. В данном случае, удельную теплоемкость льда можно взять как 2,09 кДж/(кг·°C) и изменение температуры Δt = 10°C. Подставляя значения в формулу получим:

Q1 = (2 кг)(2,09 кДж/(кг·°C))(10°C) = 41,8 кДж.

2. Далее нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для плавления льда. Для этого мы используем формулу Q = mL, где Q - количество тепла, m - масса вещества, L - удельная теплота плавления вещества. Удельная теплота плавления для льда составляет 334 кДж/кг. Подставляя значения в формулу получим:

Q2 = (2 кг)(334 кДж/кг) = 668 кДж.

3. Наконец, вычислим количество теплоты, необходимое для превращения льда в пар. Для этого мы также используем формулу Q = mL, где Q - количество тепла, m - масса вещества, L - удельная теплота испарения вещества. Удельная теплота испарения для воды примерно равна 2260 кДж/кг. Подставляя значения в формулу получим:

Q3 = (2 кг)(2260 кДж/кг) = 4520 кДж.

Теперь мы можем сложить все три количества теплоты, чтобы получить общую сумму затраченной энергии:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 41,8 кДж + 668 кДж + 4520 кДж = 6230,8 кДж.

Таким образом, чтобы превратить 2 кг льда, находящегося при температуре -10°C, в пар, необходимо затратить 6230,8 кДж теплоты.

Совет: Для лучшего понимания фазовых переходов и расчетов связанных с ними, рекомендуется изучить удельные теплоемкости и удельные теплоты плавления и испарения различных веществ. Практика решения подобных задач также поможет закрепить материал.

Закрепляющее упражнение: Сколько теплоты нужно затратить, чтобы превратить 5 кг льда при температуре -20°C в пар при температуре 100°C? Рассчитайте ответ, используя описанный выше процесс решения.