Разобьём весь процесс получения теплоты на 4 части
Q1 - Нагрев льда от температуры -20 °C до 0 °C
Q2- Преобразование льда в воду
Q3- Нагрев воды от 0 °С до 100 °С
Q4- Преобразование воды в пар
Q= cmΔT, где с - удельная теплоёмкость вещества, m - масса вещества, а ΔT - разница температур после и до (T2-T1)
Введём обозначения: c₁ - удельная теплоёмкость льда
с₂ - удельная теплоёмкость воды
Найдём Q1, зная, что c₁=2100 Дж/кг·К, m=8кг, a ΔT=20К
Q1=c₁mΔT= 2100·8·(273-253)= 2100·8·20= 336000 Дж =336 кДж
Q=λm, где λ - удельная теплота плавления вещества
Найдём Q2, зная, что λ=3.4·10⁵Дж/кг·К, а m=8кг
Q2=λm= 3.4·10⁵·8= 2720000 Дж= 2720 кДж
На данном этапе мы уже нашли кол-во теплоты, затраченное на процесс нагревания льда и преобразования его в воду. Теперь приступим к воде, начальная температура которой 0°СВоспользуемся первой формулой Q=cmΔT для нахождения теплоты, затраченное на нагревание воды до 100°С
Найдём Q3, зная, что с₂=4200 Дж/кг·К, m=8кг, а ΔT= 100К
Q3=c₂mΔT=4200·8·100= 3360000 Дж= 3360 кДж
Теперь у нас имеется вода с температурой 100°С и нам нужно преобразовать её в пар. Для этого воспользуемся формулой
Q=rm, где r- удельная теплота парообразования и конденсации, а m- масса вещества
Найдём Q4, зная, что r = 2,3·10⁶ Дж/кг·К, а m=8кг
Q4= rm= 2.3·10⁶·8= 18400000 Дж= 18400 кДж
Теперь мы знаем количество полученной теплоты на всех четырёх этапах. Сложив их мы получим искомое число:
Q1+Q2+Q3+Q4 = 336+2720+3360+18400= 24816 кДж теплоты
ответ: ≈24,8 МДж Задача 2В этой задаче мы имеем всего лишь один процесс превращения вещества: конденсацию, на которую и уйдёт большая часть энергии.
Разобьём весь процесс отдачи теплоты на 2 части:
Q1- конденсация пара
Q2- охлаждение воды со 100°С до 30°С
Используем формулу Q=rm, где r - удельная теплота конденсации и парообразования, а m- масса вещества
Найдём Q1, зная, что r=2.3·10⁶ Дж/кг·К, а m=300 г =0,3 кг
Q1=rm=2.3·10⁶·0.3=690000 Дж= 690 кДж
Теперь узнаем какое кол-во теплоты отдаст вода при охлаждении до 30°С
Используем формулу Q=cmΔT, где с - удельная теплоёмкость вещества (воды, в нашем случае), m - масса вещества, а ΔТ - изменение температуры данного вещества
Найдём Q2, зная, что с=4200 Дж/кг·К, m=0,3 кг, а ΔТ= 70 К
Q2= cmΔT= 4200·0.3·70=88200 Дж= 88,2 кДж
Теперь найдём общее кол-во выделившейся теплоты Q=Q1+Q2= 690000+88200=778200 Дж= 778,2 кДжответ: 778,2 кДжP.S: постоянные величины могут отличаться в зависимости от таблицы, но ответ, в любом случае, не будет сильно меняться
Q = c * m * Δt; подставляя данные, получаем:
Q = 460 * 1 * 1 = 460 Дж
Здесь с = 460 Дж/(кг*град) - удельная теплоемкость железа.
ответ: 460 Дж