Какое количество теплоты потребуется для превращения 100 г льда, взятого при температуре минус 20 °C, в воду при температуре 5 °C? Температура плавления льда — 0 °C.Удельные теплоёмкости льда и воды считать соответственно равными 2100 Дж/(кг ⋅ °C) и 4200 Дж/(кг ⋅ °C), удельная теплота плавления льда — 340 кДж/кг. ответ выразить в единицах СИ и записать в кДж
Q = m * c * ΔT
где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - разница температур.
Исходя из условия задачи, у нас есть:
Масса льда, m1 = 100 г = 0.1 кг
Температура льда, T1 = -20 °C
Масса воды, m2 = 100 г = 0.1 кг
Температура воды, T2 = 5 °C
Температура плавления льда, Tпл = 0 °C
Разница температур превращения льда в воду:
ΔT1 = Tпл - T1 = 0 °C - (-20 °C) = 20 °C
Разница температур нагрева воды:
ΔT2 = T2 - Tпл = 5 °C - 0 °C = 5 °C
Теперь можем рассчитать количество теплоты для каждого этапа:
Для превращения льда в воду:
Q1 = m1 * L
где L - удельная теплота плавления льда.
Подставляем известные значения:
Q1 = 0.1 кг * 340 кДж/кг = 34 кДж
Для нагревания воды:
Q2 = m2 * c2 * ΔT2
где c2 - удельная теплоемкость воды.
Подставляем известные значения:
Q2 = 0.1 кг * 4200 Дж/(кг * °C) * 5 °C = 2100 Дж
Теперь можем посчитать общее количество теплоты:
Q = Q1 + Q2 = 34 кДж + 2100 Дж = 34 кДж + 2.1 кДж = 36.1 кДж
Итак, чтобы превратить 100 г льда при температуре -20 °C в воду при температуре 5 °C, необходимо 36.1 кДж теплоты.