Какое количество теплоты потребуется, чтобы превратить лед массой 3 кг, взятый при температуре -20 градусов...

Для того чтобы превратить лед массой 3 кг при температуре -20 градусов Цельсия в пар при температуре 100 градусов Цельсия, необходимо учесть несколько этапов изменения агрегатного состояния вещества и использовать уравнение теплового баланса.

1. Нагревание льда от -20°C до 0°C: Q1 = m c ΔT, где m - масса льда (3 кг), c - удельная теплоемкость льда (2100 Дж/(кг°C)), ΔT - изменение температуры (0 - (-20) = 20°C). Q1 = 3 2100 * 20 = 126 000 Дж.

2. Плавление льда при 0°C: Q2 = m L, где L - удельная теплота плавления льда (334 000 Дж/кг). Q2 = 3 334 000 = 1 002 000 Дж.

3. Нагревание воды от 0°C до 100°C: Q3 = m c ΔT, где c - удельная теплоемкость воды (4186 Дж/(кг°C)), ΔT - изменение температуры (100 - 0 = 100°C). Q3 = 3 4186 * 100 = 1 255 800 Дж.

4. Испарение воды при 100°C: Q4 = m L, где L - удельная теплота испарения воды (2 260 000 Дж/кг). Q4 = 3 2 260 000 = 6 780 000 Дж.

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для превращения льда массой 3 кг при температуре -20°C в пар при температуре 100°C, составляет: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 126 000 + 1 002 000 + 1 255 800 + 6 780 000 = 9 163 800 Дж.

Для превращения льда массой 3 кг при температуре -20 градусов С в пар при температуре 100 градусов С потребуется 360000 Дж теплоты.

Для расчета количества теплоты, необходимого для превращения льда массой 3 кг при температуре -20°C в пар при температуре 100°C, нужно учесть несколько этапов нагрева и изменения агрегатного состояния воды. Используем следующие термодинамические величины:

1. Теплоемкость льда ( c_{\text{лед}} \approx 2.1 \, \text{кДж/кг}\cdot\text{K} )
2. Теплота плавления льда ( \lambda = 334 \, \text{кДж/кг} )
3. Теплоемкость воды ( c_{\text{вода}} \approx 4.18 \, \text{кДж/кг}\cdot\text{K} )
4. Теплота парообразования воды ( L = 2260 \, \text{кДж/кг} )

Этапы:

1. Нагревание льда от -20°C до 0°C

[ Q1 = m \cdot c{\text{лед}} \cdot \Delta T ] [ Q_1 = 3 \, \text{кг} \cdot 2.1 \, \text{кДж/кг}\cdot\text{K} \cdot 20 \, \text{K} = 126 \, \text{кДж} ]

2. Плавление льда при 0°C

[ Q_2 = m \cdot \lambda ] [ Q_2 = 3 \, \text{кг} \cdot 334 \, \text{кДж/кг} = 1002 \, \text{кДж} ]

3. Нагревание воды от 0°C до 100°C

[ Q3 = m \cdot c{\text{вода}} \cdot \Delta T ] [ Q_3 = 3 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{кДж/кг}\cdot\text{K} \cdot 100 \, \text{K} = 1254 \, \text{кДж} ]

4. Парообразование воды при 100°C

[ Q_4 = m \cdot L ] [ Q_4 = 3 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 6780 \, \text{кДж} ]

Итого:

Суммируем все полученные значения теплоты на разных этапах: [ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q4 ] [ Q{\text{total}} = 126 \, \text{кДж} + 1002 \, \text{кДж} + 1254 \, \text{кДж} + 6780 \, \text{кДж} = 9162 \, \text{кДж} ]

Таким образом, для превращения 3 кг льда при -20°C в пар при 100°C потребуется 9162 кДж теплоты.