Дано: объем льда (V) = 0.5 м³, начальная температура льда (t1) = -10 °C, температура плавления льда (t2) = 0 °C, удельная теплота плавления льда (λ) = 330 кДж/кг, удельная теплоемкость воды (C) = 4200 Дж/(кг·ºC), удельная теплота парообразования воды (Q) = 2300 кДж/кг
Найти: количество теплоты, необходимое для расплавления льда и превращения его в пар
Решение:
1. Нагрев льда до температуры плавления:
Q1 = m * C * (t2 – t1),
где Q1 - количество теплоты, m - масса, C - удельная теплоемкость, t2 - конечная температура, t1 - начальная температура.
Так как начальная температура льда (-10 °C) ниже температуры плавления (0 °C), то это шаг не требуется.
2. Плавление льда:
Q2 = m * λ,
где Q2 - количество теплоты, m - масса, λ - удельная теплота плавления.
m = ρ * V,
где m - масса, ρ - плотность, V - объем.
Плотность льда составляет 1000 кг/м³, поэтому:
m = 1000 * 0.5 = 500 кг
Q2 = 500 * 330 = 165000 кДж = 165000000 Дж
3. Превращение воды в пар:
Q3 = m * Q,
где Q3 - количество теплоты, m - масса, Q - удельная теплота парообразования.
Q3 = 500 * 2300 = 1150000 кДж = 1150000000 Дж
4. Общее количество теплоты:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 0 + 165000000 + 1150000000 = 1315000000 Дж
Ответ: Чтобы расплавить кусок льда объемом 0,5 м³ при начальной температуре -10 °C и превратить его в пар, необходимо затратить 1 315 000 000 Дж теплоты.