Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 3 кг, находящегося при температуре -25 градусов Цельсия, получить пар при температуре 100 градусов Цельсия?

Физика 10 класс Тепловые явления Количество теплоты лёд масса 3 кг температура -25 градусов пар температура 100 градусов физика расчет теплоты изменение состояния термодинамика Новый

Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для превращения льда массой 3 кг, находящегося при температуре -25 градусов Цельсия, в пар при температуре 100 градусов Цельсия, необходимо учитывать несколько этапов. Каждый этап требует определенного количества теплоты. Давайте разберем это по шагам:

1. Нагрев льда от -25 °C до 0 °C:
   • Для этого этапа используем формулу: Q1 = m * c * ΔT, где:
   • Q1 - количество теплоты, необходимое для нагрева льда;
   • m - масса льда (3 кг);
   • c - удельная теплоемкость льда (примерно 2,1 Дж/(кг·°C));
   • ΔT - изменение температуры (0 - (-25) = 25 °C).

   Подставляем значения:

   Q1 = 3 * 2,1 * 25 = 157,5 Дж.

2. Плавление льда при 0 °C:
   • Для этого этапа используем формулу: Q2 = m * Lf, где:
   • Q2 - количество теплоты, необходимое для плавления льда;
   • Lf - удельная теплота плавления льда (примерно 334 кДж/кг или 334000 Дж/кг).

   Подставляем значения:

   Q2 = 3 * 334000 = 1002000 Дж.

3. Нагрев воды от 0 °C до 100 °C:
   • Используем формулу: Q3 = m * c * ΔT, где:
   • c - удельная теплоемкость воды (примерно 4,18 Дж/(кг·°C));
   • ΔT - изменение температуры (100 - 0 = 100 °C).

   Подставляем значения:

   Q3 = 3 * 4,18 * 100 = 1254 Дж.

4. Парообразование воды при 100 °C:
   • Используем формулу: Q4 = m * Lv, где:
   • Lv - удельная теплота парообразования воды (примерно 2260 кДж/кг или 2260000 Дж/кг).

   Подставляем значения:

   Q4 = 3 * 2260000 = 6780000 Дж.

Теперь складываем все количества теплоты, чтобы получить общее количество теплоты:

Q_total = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 157,5 + 1002000 + 1254 + 6780000.

Вычисляем:

Q_total = 1002000 + 6780000 + 1254 + 157,5 = 7788457,5 Дж.

Ответ: Необходимо примерно 7788457,5 Дж (или 7,79 МДж) теплоты, чтобы превратить 3 кг льда при -25 °C в пар при 100 °C.