Дано:
m = 420 г = 0,42 кг
t1 = -12 °C
t2 = 100 °C
cль = 2100 Дж/кг·°C (удельная теплоёмкость льда)
cв = 4200 Дж/кг·°C (удельная теплоёмкость воды)
Lп = 334 000 Дж/кг (латентная теплота плавления льда)
Lпара = 2260 000 Дж/кг (латентная теплота парообразования воды)
Найти: количество теплоты, необходимое для превращения льда в пар.
Решение:
1. Нагрев льда от -12 °C до 0 °C:
Q1 = m * cль * (t2_1 - t1)
где t2_1 = 0 °C — температура плавления льда.
Q1 = 0,42 кг * 2100 Дж/кг·°C * (0 - (-12)) °C
Q1 = 0,42 * 2100 * 12 = 10536 Дж
2. Плавление льда:
Q2 = m * Lп
Q2 = 0,42 кг * 334 000 Дж/кг
Q2 = 140280 Дж
3. Нагрев воды от 0 °C до 100 °C:
Q3 = m * cв * (t2_2 - t2_1)
где t2_2 = 100 °C — температура кипения воды.
Q3 = 0,42 кг * 4200 Дж/кг·°C * (100 - 0) °C
Q3 = 0,42 * 4200 * 100 = 176400 Дж
4. Испарение воды:
Q4 = m * Lпара
Q4 = 0,42 кг * 2260 000 Дж/кг
Q4 = 949200 Дж
Общее количество теплоты:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
Q = 10536 Дж + 140280 Дж + 176400 Дж + 949200 Дж
Q = 1378416 Дж
Ответ:
Необходимое количество теплоты для превращения куска льда массой 420 г при температуре -12 °C в пар при 100 °C равно 1378416 Дж.