1. Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 5 кг, имеющего температуру -15 градусов, получить пар при температуре 100 градусов?

2. Какое количество теплоты нужно для расплавления льда массой 35 кг и последующего кипячения полученной воды, если начальная температура льда составляет -15 градусов?

Физика 9 класс Теплопередача и состояния вещества Количество теплоты лёд масса температура пар кипячение физика теплообмен Теплоёмкость нагревание воды Новый

Для решения обеих задач нам нужно использовать формулы для расчета количества теплоты, которые учитывают изменение температуры, фазовые переходы и теплоемкости. Рассмотрим каждую задачу по отдельности.

1. Количество теплоты для получения пара из льда

В этой задаче мы будем учитывать несколько этапов:

1. Нагревание льда от -15°C до 0°C.
2. Плавление льда в воду при 0°C.
3. Нагревание воды от 0°C до 100°C.
4. Кипячение воды и превращение ее в пар при 100°C.

Теперь давайте разберем каждый этап:

• 1. Нагревание льда:

  Используем формулу Q = mcΔT, где:

  • m = 5 кг (масса льда),
  • c = 2100 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость льда),
  • ΔT = 0 - (-15) = 15°C (изменение температуры).

  Q1 = 5 * 2100 * 15 = 157500 Дж.

• 2. Плавление льда:

  Используем формулу Q = mL, где:

  • L = 334000 Дж/кг (с latent heat of fusion).

  Q2 = 5 * 334000 = 1670000 Дж.

• 3. Нагревание воды:

  Используем ту же формулу:

  • c = 4200 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость воды),
  • ΔT = 100 - 0 = 100°C.

  Q3 = 5 * 4200 * 100 = 2100000 Дж.

• 4. Кипячение воды:

  Q4 = mL, где L = 2260000 Дж/кг (с latent heat of vaporization).

  Q4 = 5 * 2260000 = 11300000 Дж.

Теперь суммируем все части:

Q_total = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 157500 + 1670000 + 2100000 + 11300000 = 15274500 Дж.

Ответ: Необходимо 15274500 Дж теплоты.

2. Количество теплоты для расплавления льда и кипячения полученной воды

Здесь также необходимо учитывать несколько этапов:

1. Нагревание льда от -15°C до 0°C.
2. Плавление льда в воду при 0°C.
3. Нагревание воды от 0°C до 100°C.
4. Кипячение воды и превращение ее в пар при 100°C.

Теперь давайте разберем каждый этап для 35 кг льда:

• 1. Нагревание льда:

  Q1 = mcΔT, где:

  • m = 35 кг,
  • c = 2100 Дж/(кг·°C),
  • ΔT = 15°C.

  Q1 = 35 * 2100 * 15 = 1102500 Дж.

• 2. Плавление льда:

  Q2 = mL, где:

  • L = 334000 Дж/кг.

  Q2 = 35 * 334000 = 11690000 Дж.

• 3. Нагревание воды:

  Q3 = mcΔT, где:

  • c = 4200 Дж/(кг·°C),
  • ΔT = 100°C.

  Q3 = 35 * 4200 * 100 = 14700000 Дж.

• 4. Кипячение воды:

  Q4 = mL, где L = 2260000 Дж/кг.

  Q4 = 35 * 2260000 = 79100000 Дж.

Теперь суммируем все части:

Q_total = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 1102500 + 11690000 + 14700000 + 79100000 = 107182500 Дж.

Ответ: Необходимо 107182500 Дж теплоты.