Скільки тепла потрібно, щоб розтопити 5 кг льоду, який має початкову температуру -10 °C, і нагріти отриману воду

Тема: Теплота плавления и испарения

Разъяснение: Для решения этой задачи нам нужно знать значения удельных теплот плавления и испарения, которые являются физическими свойствами вещества.

Удельная теплота плавления - это количество теплоты, необходимое для перехода единицы массы вещества из твердого состояния в жидкое состояние при постоянной температуре. Для льда значение удельной теплоты плавления равно 334 кДж/кг.

Удельная теплота испарения - это количество теплоты, необходимое для перехода единицы массы вещества из жидкого состояния в газообразное состояние при постоянной температуре. Для воды значение удельной теплоты испарения равно 2260 кДж/кг.

Чтобы решить задачу, сначала найдем количество теплоты, необходимое для растапливания льда, затем найдем количество теплоты, нужное для нагрева воды до точки кипения, и, наконец, количество теплоты для испарения воды.

Решение:

1. Расчет теплоты для растапливания льда:
Количество теплоты = масса × удельная теплота плавления льда
Количество теплоты = 5 кг × 334 кДж/кг

2. Расчет теплоты для нагревания воды:
Количество теплоты = масса × удельная теплота воды
Количество теплоты = 5 кг × (100 °C - 0 °C)

3. Расчет теплоты для испарения воды:
Количество теплоты = масса × удельная теплота испарения воды
Количество теплоты = 5 кг × 2260 кДж/кг

После выполнения всех расчетов найденные количества теплоты нужно сложить, чтобы определить общее количество теплоты, необходимое для выполнения задачи.

Пример использования:

Задача: Сколько тепла потребуется, чтобы растопить 5 кг льда, который имеет начальную температуру -10 °C, а затем нагреть полученную воду до 100 °C?

Решение:
1. Количество теплоты для растапливания льда = 5 кг × 334 кДж/кг = 1670 кДж
2. Количество теплоты для нагревания воды = 5 кг × (100 °C - 0 °C) = 500 кДж
3. Количество теплоты для испарения воды = 5 кг × 2260 кДж/кг = 11300 кДж

Общее количество теплоты = 1670 кДж + 500 кДж + 11300 кДж = 13470 кДж

Таким образом, для растапливания 5 кг льда и нагрева полученной воды до 100 °C потребуется 13470 кДж теплоты.

Совет: Для понимания задачи о теплоте плавления и испарения полезно изучить свойства различных веществ и соответствующие им значения удельных теплот. Также стоит обратить внимание на единицы измерения - в данной задаче теплота измеряется в кДж (кило-джоулях).

Задание: Какое количество теплоты потребуется, чтобы растопить 2,5 кг льда, имеющего начальную температуру -5 °C, и нагреть полученную воду до 80 °C? (Учтите значения удельной теплоты плавления и испарения для данного вещества)