Дано:
m=2,5 кг
t₁= -20 °С
c₁=2100 Дж/(кг °С)
λ=340 кДж=340000 Дж
L=23 МДж=23000000 Дж
Q-?
Ну давай смотреть, что происходит с кубиком льда:
1)от -20°С до 0°С он нагревается;
2)при 0°С он плавится (тает/превращается в воду);
3) от 0°С до 100°С нагревается вода;
4) при 100°С вода кипит (испаряется/превращается в пар)
Для решения еще нужно знать удельную теплоемкость воды: с₂=4200 Дж/(кг °С)
Итак
1) Лед
Q₁=c₁mΔt₁=2100*2,5*(0-(-20))=2100*2,5*20=105000 Дж=0,105 МДж
2) Лед:
Q₂=λm=340000*2.5=850000 Дж=0,85 МДж
3) Вода:
Q₃=c₂mΔt₂=4200*2,5*(100-0)=1050000 Дж=1,05 Мдж
4) Вода
Q₄=Lm=23000000*2.5=57500000 Дж=57,5 МДж
Q=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄=0.105+0.85+1.05+57.5=59.505 МДж
ответ: 59,505 МДж
○ однако это условие в данной задаче не выполняется, так как кинетическая энергия шарика идет на его нагревание и плавление с КПД 80% по условию. запишем это:
Q = 0.8 ΔEk или, если допустить, что начальная скорость шарика - ноль, то Q = 0.8 Ek
• количество теплоты Q пойдет на нагрев и плавление (отметим, что температура плавления свинца 327.5 °С):
Q = c m (327.5 - 127) + λ m
• кинетическая энергия шарика равна
Ek = (m v²)/2
○ из условия Q = 0.8 Ek получаем, что
v = √(2.5 (λ + 200.5 c)).
• удельная теплота плавления свинца равна λ = 25 кДж/кг
• удельная теплоемкость свинца равна c = 130 Дж/(кг °С)
v = sqrt(2.5*(25*10^(3)+200.5*130)) ≈ 357.3 м/c