Яка кількість теплоти необхідна для перетворення 4 кг льоду, що має початкову температуру -30°С, в пару з температурою

Тема урока: Теплота перетворення

Разъяснение:
Для решения этой задачи мы должны использовать формулу, которая связывает массу вещества, удельную теплоту и изменение температуры.

Сначала мы можем определить количество теплоты, необходимое для нагревания льда от -30°C до 0°C. Используем формулу:

Q1 = m * C * ΔT,

где Q1 - количество теплоты, m - масса вещества (4 кг), C - удельная теплота плавления (лед) и ΔT - изменение температуры (0°C - (-30°C)).

После этого мы можем определить количество теплоты, необходимое для плавления льда при 0°C. Используем формулу:

Q2 = m * L,

где Q2 - количество теплоты, m - масса вещества (4 кг) и L - удельная теплота плавления (льда).

Затем мы можем определить количество теплоты, необходимое для нагревания воды от 0°C до 100°C. Используем формулу:

Q3 = m * C * ΔT,

где Q3 - количество теплоты, m - масса вещества (4 кг), C - удельная теплота парообразования (воды) и ΔT - изменение температуры (100°C - 0°C).

И, наконец, мы можем определить количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар при 100°C. Используем формулу:

Q4 = m * L,

где Q4 - количество теплоты, m - масса вещества (4 кг) и L - удельная теплота парообразования (воды).

Чтобы получить общее количество теплоты для всех переходов, мы должны сложить все найденные значения:

Общее количество теплоты = Q1 + Q2 + Q3 + Q4.

Например:
Найдем общее количество теплоты для перетворення 4 кг льоду, що має початкову температуру -30°С, в пару з температурою 100°С.

Масса льда: m = 4 кг.
Изменение температуры льда: ΔT = 0°C - (-30°C) = 30°C.
Удельная теплота плавления льда: L = 334 кДж/кг.
Удельная теплота парообразования воды: L = 2260 кДж/кг.
Удельная теплота нагрева льда: C = 2,09 кДж/(кг°C).
Удельная теплота нагрева воды: C = 4,18 кДж/(кг°C).

Q1 = m * C * ΔT = 4 * 2,09 * 30 = 250,8 кДж.
Q2 = m * L = 4 * 334 = 1336 кДж.
Q3 = m * C * ΔT = 4 * 4,18 * 100 = 1672 кДж.
Q4 = m * L = 4 * 2260 = 9040 кДж.

Общее количество теплоты = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 250,8 + 1336 + 1672 + 9040 = 12298,8 кДж.

Таким образом, для превращения 4 кг льда, начальная температура которого -30°С, в пар с температурой 100°С, необходимо 12298,8 кДж теплоты.

Совет:
Если вам нужно решить подобную задачу, будьте внимательны к значениям удельной теплоты плавления и парообразования. Они могут различаться для разных веществ.

Практика:
Сколько теплоты потребуется для превращения 2,5 кг льда, начальная температура которого -15°C, в пар с температурой 150°C? Вычислите ответ, используя формулы и данные в упражнении.