Вопрос школьника
Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 2 кг, взятого при температуре -10 °С, получить пар при 100 °С
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу теплового баланса:
Q1 + Q2 + Q3 = 0
где Q1 — количество теплоты, необходимое для нагревания льда до температуры плавления, Q2 — количество теплоты, необходимое для плавления льда, Q3 — количество теплоты, необходимое для нагревания полученной жидкости до температуры кипения и превращения ее в пар.
Для расчета каждого из этих параметров необходимо использовать соответствующие формулы:
Q1 = m * c * ΔT1
Q2 = m * L
Q3 = m * c * ΔT2 + m * L2
где m — масса вещества, c — удельная теплоемкость, L — удельная теплота плавления, ΔT1 — изменение температуры от начальной до температуры плавления, ΔT2 — изменение температуры от температуры плавления до температуры кипения, L2 — удельная теплота испарения.
Подставляя известные значения, получим:
Q1 = 2 кг * 2,1 Дж/(г*°C) * (0 °C — (-10) °C) = 42 кДж
Q2 = 2 кг * 334 кДж/кг = 668 кДж
Q3 = 2 кг * 4,2 Дж/(г*°C) * (100 °C — 0 °C) + 2 кг * 2260 кДж/кг = 9,24 МДж
Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для превращения льда массой 2 кг при температуре -10 °С в пар при 100 °С, составляет 9,9 МДж.
