Дано:
Теплота = 3 МДж = 3 * 10^6 Дж
Начальная температура льда = 0 °C = 273 K
Температура пара = 100 °C = 373 K
Найти:
Массу льда
Решение:
Для превращения льда в пар необходимо учесть изменение теплоты на нагревание льда до 0 °C, плавление льда, нагревание воды до 100 °C и испарение воды.
Q = m * c_льда * ΔT_1 + m * L_плавления + m * c_воды * ΔT_2 + m * L_испарения
Здесь c_льда - удельная теплоемкость льда, L_плавления - удельная теплота плавления льда, c_воды - удельная теплоемкость воды, L_испарения - удельная теплота испарения воды.
Поскольку начальная температура льда 0 °C, мы можем опустить первое слагаемое, так как оно равно 0.
Известно, что Q = 3 * 10^6 Дж, L_плавления = 334 кДж/кг, L_испарения = 2257 кДж/кг, c_воды ≈ 4200 Дж/(кг*°C).
Выразим массу льда из уравнения:
m = Q / (L_плавления + c_воды * ΔT_2 + L_испарения)
Посчитаем ΔT_2:
ΔT_2 = 100 °C - 0 °C = 100 K
Подставим значения и рассчитаем массу льда:
m = 3 * 10^6 Дж / (334 кДж/кг + 4200 Дж/(кг*°C) * 100 K + 2257 кДж/кг) ≈ 0.336 кг
Ответ:
Было примерно 0.336 кг льда.