Дано: m = 50 г = 0.05 кг t1 = -6 °С t_пл = 0 °С (температура плавления льда) t_кип = 100 °С (температура кипения воды) c_льда = 2100 Дж/(кг*°С) (удельная теплоемкость льда) c_воды = 4200 Дж/(кг*°С) (удельная теплоемкость воды) λ_льда = 330000 Дж/кг (удельная теплота плавления льда) L_воды = 2260000 Дж/кг (удельная теплота парообразования воды)
Найти: Q_общая - общее количество теплоты, затраченное на все процессы График процесса
Решение:
Этапы процесса:
Нагревание льда от -6 °С до 0 °С (Q1)
Плавление льда при 0 °С (Q2)
Нагревание воды от 0 °С до 100 °С (Q3)
Парообразование воды при 100 °С (Q4)
Вычисление количества теплоты для каждого этапа:
Q1 = m * c_льда * (t_пл - t1)
Q2 = m * λ_льда
Q3 = m * c_воды * (t_кип - t_пл)
Q4 = m * L_воды
Подставим численные значения:
Q1 = 0.05 кг * 2100 Дж/(кг*°С) * (0 °С - (-6 °С)) Q1 = 0.05 * 2100 * 6 Q1 = 630 Дж
Q2 = 0.05 кг * 330000 Дж/кг Q2 = 16500 Дж
Q3 = 0.05 кг * 4200 Дж/(кг*°С) * (100 °С - 0 °С) Q3 = 0.05 * 4200 * 100 Q3 = 21000 Дж
Q4 = 0.05 кг * 2260000 Дж/кг Q4 = 113000 Дж
Общее количество теплоты: Q_общая = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Q_общая = 630 Дж + 16500 Дж + 21000 Дж + 113000 Дж Q_общая = 151130 Дж
График процесса:
На оси X откладываем Q (количество теплоты)
На оси Y откладываем T (температура, в °С)
Участок 1: наклонная линия от (0, -6) до (Q1, 0)
Участок 2: горизонтальная линия от (Q1, 0) до (Q1+Q2, 0)
Участок 3: наклонная линия от (Q1+Q2, 0) до (Q1+Q2+Q3, 100)
Участок 4: горизонтальная линия от (Q1+Q2+Q3, 100) до (Q1+Q2+Q3+Q4, 100)
Ответ: Q_общая = 151130 Дж График представляет собой 4 участка: два наклонных участка (нагревание льда и воды) и два горизонтальных участка (плавление льда и парообразование воды).