Сколько льда при температуре -8°С можно нагреть до 0°С и расплавить, потребовав при этом 178,4 кДж теплоты?

Тема урока: Тепловой перенос и тепловой баланс.

Пояснение: Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать понятие теплового баланса. Первое, что мы должны понять, это как изменяется количество теплоты в процессе нагревания льда до 0°С и его последующего плавления.

На первом этапе, нагреваем лед от -8°С до 0°С. Для этого используем формулу Q = m * c * ΔT, где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры. Для льда удельная теплоемкость равна 2,1 Дж/г·°С. Так как у нас нет данных о массе льда, мы не можем применить эту формулу прямо сейчас.

За следующим этапом идет расплавление льда. Здесь мы используем формулу Q = m * L, где Q - количество теплоты, m - масса вещества, L - удельная теплота плавления. Для льда удельная теплота плавления равна 334 Дж/г.

Чтобы найти массу льда, мы комбинируем оба этапа и установим тепловой баланс. Итак, общее количество теплоты, потребованное для нагревания и плавления льда, составляет 178,4 кДж или 178400 Дж.

Прежде всего, нагревание льда от -8°С до 0°С потребует теплоты Q1 = m * c * ΔT.
Затем, расплавление льда потребует теплоты Q2 = m * L.

Устанавливаем следующий тепловой баланс: Q1 + Q2 = 178400 Дж.

Следует отметить, что масса льда, в данном случае, будет одинакова для обоих этапов, так как исходная масса не уменьшается или увеличивается в процессе.

Доп. материал: На этих данных мы можем использовать уравнение Q = m * c * ΔT, чтобы найти массу льда. Затем мы можем использовать это значение, чтобы найти решение для второго этапа.

Совет: Не забудьте измерить количество теплоты в Дж, а не в кДж, чтобы установить правильные единицы измерения в уравнении.

Закрепляющее упражнение: Поставьте уравнение теплового баланса для случая, когда лед нагревается до 10°С и потребуется 250 кДж теплоты для его полного плавления. Найдите массу льда.