Question

Какое количество теплоты нужно сообщить льду массой 2кг, находящемуся при температуре-10° C, чтобы превратить его в воду и нагреть ее до температуры +30°C

Answer 1

Для решения задачи нам понадобится знание о количестве теплоты, необходимом для изменения температуры или состояния вещества.

1. Сначала мы будем использовать формулу для вычисления теплоты, необходимой для изменения температуры вещества без изменения его состояния:

Q1 = mcΔT

Где Q1 - теплота (в жулях),
m - масса вещества (в килограммах),
c - удельная теплоемкость вещества (в Дж/(кг·°C)),
ΔT - изменение температуры (разница между начальной и конечной температурой) (в °C).

2. Для первого этапа, необходимо превратить лед в воду, при этом температура остается постоянной (0°C). Удельная теплоемкость льда равна 2 090 Дж/(кг·°C).

Q1 = mcΔT
Q1 = 2кг × 2 090 Дж/(кг·°C) × (0°C - (-10°C) )
Q1 = 2 * 2 090 * 10
Q1 = 41 800 Дж

Таким образом, для того чтобы превратить лед массой 2кг при температуре -10°C в воду при температуре 0°C, нам понадобится 41 800 Дж теплоты.

3. Затем, нам потребуется еще теплота, чтобы нагреть воду от 0°C до +30°C. Для этого мы будем использовать ту же формулу:

Q2 = mcΔT
Q2 = 2кг × 4 186 Дж/(кг·°C) × (30°C - 0°C)
Q2 = 2 * 4 186 * 30
Q2 = 251 160 Дж

Таким образом, чтобы нагреть воду массой 2кг от 0°C до +30°C, нам понадобится 251 160 Дж теплоты.

4. Чтобы определить общее количество теплоты, которое нужно сообщить льду, чтобы превратить его в воду и нагреть его до температуры +30°C, мы сложим теплоты, полученные на шагах 2 и 3:

Qобщ = Q1 + Q2
Qобщ = 41 800 Дж + 251 160 Дж
Qобщ = 292 960 Дж

Итак, общее количество теплоты, которое нужно сообщить льду массой 2кг, чтобы превратить его в воду и нагреть до температуры +30°C, составляет 292 960 Дж.