Скільки тепла необхідно відібрати від 50 г водяної пари, яка має температуру 100°С, щоб отримати 50 г льоду

Содержание: Тепловые расчеты при изменении агрегатного состояния вещества

Инструкция: Для решения данной задачи нам необходимо вычислить количество теплоты, которое необходимо отнять у водяной пары, чтобы ее превратить в лед при заданных условиях. Для этого мы будем использовать формулу теплового расчета:

Q = m * c * ΔT,

где Q - количество теплоты, необходимое для изменения агрегатного состояния,
m - масса вещества,
c - удельная теплоемкость вещества,
ΔT - изменение температуры.

Для водяной пары:
m1 = 50 г - масса водяной пары,
c1 = 2,0 кДж/(кг*°С) - удельная теплоемкость водяного пара.

Для льда:
m2 = 50 г - масса льда,
c2 = 2,1 кДж/(кг*°С) - удельная теплоемкость льда.

ΔT1 = 100°С - 0°С = 100°С - изменение температуры от водяного пара до льда.

Теперь, подставим значения в формулу:

Q = m1 * c1 * ΔT1 = 50 г * 2,0 кДж/(кг*°С) * 100°С = 10 000 кДж.

Поэтому, чтобы получить 50 г льда с температурой 0°С, необходимо отобрать 10 000 кДж теплоты от водяной пары.

Демонстрация: Вычислите количество теплоты, необходимое для превращения 100 г водяной пары с температурой 150°C в 50 г льда с температурой -10°C.

Совет: Для понимания принципа тепловых расчетов при изменении агрегатного состояния вещества рекомендуется прочитать материалы о фазовых переходах и узнать удельные теплоемкости различных агрегатных состояний.

Дополнительное упражнение: Сколько тепла необходимо отнять от 200 г пара при температуре 120°C, чтобы получить 150 г льда с температурой -5°C?

Содержание вопроса: Количество отбираемой теплоты при переходе вещества из одной фазы в другую.

Объяснение: Для решения данной задачи нам необходимо знать теплоту парообразования и теплоту плавления.

Теплота парообразования - это количество теплоты, необходимое для превращения 1 г воды в пар при постоянной температуре 100°C. В данном случае, нам дано 50 г водяной пары, поэтому нам понадобится такое же количество теплоты.

Теплота плавления - это количество теплоты, которое нужно забрать из вещества, чтобы превратить его из твердого состояния в жидкое, при постоянной температуре 0°C. В данном случае, нам нужно получить 50 г льда, поэтому нам понадобится такое же количество теплоты.

Ответ на задачу можно получить, вычтя теплоту плавления от суммарного количества теплоты парообразования:
Общая теплота = Теплота парообразования - Теплота плавления

Демонстрация:
Теплота парообразования воды при температуре 100°C составляет 2256 Дж/г, а теплота плавления воды при температуре 0°C составляет 333 Дж/г. Следовательно, общая теплота, которую нужно отнять от 50 г водяной пары, чтобы получить 50 г льда с температурой 0°C, равна:
Общая теплота = (2256 Дж/г - 333 Дж/г) * 50 г = 196500 Дж.


Совет: Чтобы лучше понять тепловые процессы и различные фазовые переходы, рекомендуется изучить законы физики по теплу и термодинамике. Переход из одной фазы в другую связан с поглощением или выделением тепла, и понимание этих процессов поможет вам легче решать подобные задачи.

Практика: Если у вас есть 100 г льда с температурой -10°C, сколько теплоты нужно добавить, чтобы превратить его в воду при температуре 20°C?