Як багато теплоти потрібно, щоб розтопити лід і отримати 40 літрів води з температурою 50°С, якщо навколишня

Содержание вопроса:
Розтоплення льоду та обчислення необхідної кількості теплоти.

Пояснення:
Для розтоплення льоду та нагрівання води до певної температури нам потрібно витратити теплоту, яка буде розраховуватися заданою формулою:

Q = m * c * ΔT,

де Q - теплота, необхідна для зміни температури,
m - маса речовини,
c - певна теплоємність речовини,
ΔT - різниця у температурі.

У даній задачі ми маємо лід, який повинен бути розтоплений. Теплоємність льоду становить 2,09 Дж/(г·°C). Крім того, ми маємо воду, яку потрібно нагріти до 50°С. Теплоємність води становить 4,18 Дж/(г·°C).

Температурна різниця ΔT розраховується як: ΔT = Тз - Тп,
де Тз - задана температура води (50°С),
Тп - навколишня температура (−30°С).

Таким чином, ми можемо застосувати формулу для обрахунку необхідної теплоти Q для розтоплення льоду та нагрівання води:

Q = mлід * cлід * ΔT + мвода * cвода * ΔT,

де mлід - маса льоду, мвода - маса води.

Приклад використання:
Ми маємо 40 л води, що становить 40000 г, і необхідно розтопити лід. Маса льоду залежить від його щільності, яка становить 0,92 г/см³. Щоб визначити масу льоду, ми можемо скористатися формулою:

V = m/ρ,

де V - об'єм, m - маса, ρ - щільність.

Об'єм льоду буде дорівнювати об'єму води, тому:

Vвода = Vлід.

Тепер можемо обчислити масу льоду:

mлід = ρлід * Vлід = ρлід * Vвода = 0,92 г/см³ * 40000 см³ = 36800 г.

Продовжуючи, ми можемо обчислити необхідну теплоту Q:

Q = 36800 г * 2,09 Дж/(г·°C) * (50°С - (-30°С)) + 40000 г * 4,18 Дж/(г·°C) * (50°С - (-30°С)).

Порада:
При розв'язуванні задач з теплотою варто уважно дотримуватися одиниць вимірювання та формул, щоб отримати правильний результат.

Вправа:
Записати і вирішити задачу: Скільки теплоти потрібно, щоб розігріти 1 кг води від 20°С до 100°С, якщо теплоємність води становить 4,18 Дж/(г·°C)?