Сколько энергии потребуется для полного расплавления и превращения в пар куска льда массой 4,5 кг и...

Чтобы рассчитать количество энергии, необходимой для полного расплавления и превращения в пар куска льда массой 4,5 кг и температурой -10 градусов Цельсия, нужно учесть несколько этапов:

1. Нагревание льда от -10°C до 0°C:

   • Для этого используем формулу для расчета количества теплоты:
     [ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T ] где ( m = 4.5 ) кг — масса льда,
     ( c = 2100 ) Дж/(кг·°C) — удельная теплоемкость льда,
     ( \Delta T = 0 - (-10) = 10 ) °C — изменение температуры.

   [ Q_1 = 4.5 \, \text{кг} \times 2100 \, \text{Дж/(кг·°C)} \times 10 \, \text{°C} = 94500 \, \text{Дж} ]

2. Плавление льда при 0°C:

   • Для этого используем удельную теплоту плавления:
     [ Q_2 = m \cdot \lambda ] где ( \lambda = 340 \times 10^3 ) Дж/кг — удельная теплота плавления льда.

   [ Q_2 = 4.5 \, \text{кг} \times 340 \times 10^3 \, \text{Дж/кг} = 1530000 \, \text{Дж} ]

3. Нагревание воды от 0°C до 100°C:

   • Для этого используем удельную теплоемкость воды ( c_{\text{вода}} = 4200 ) Дж/(кг·°C):
     [ Q3 = m \cdot c{\text{вода}} \cdot \Delta T ] где ( \Delta T = 100 - 0 = 100 ) °C.

   [ Q_3 = 4.5 \, \text{кг} \times 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \times 100 \, \text{°C} = 1890000 \, \text{Дж} ]

4. Парообразование воды при 100°C:

   • Для этого используем удельную теплоту парообразования воды:
     [ Q_4 = m \cdot L ] где ( L = 23 \times 10^6 ) Дж/кг — удельная теплота парообразования.

   [ Q_4 = 4.5 \, \text{кг} \times 23 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} = 103500000 \, \text{Дж} ]

Теперь сложим все полученные значения для нахождения общего количества энергии:

[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 ]

[ Q_{\text{total}} = 94500 + 1530000 + 1890000 + 103500000 = 106944500 \, \text{Дж} ]

Таким образом, для полного расплавления и превращения в пар куска льда массой 4,5 кг и температурой -10°C потребуется 106944500 Дж (или 106,9445 МДж) энергии.

Для решения данной задачи нужно учитывать три этапа: нагревание льда до температуры плавления, плавление льда и превращение его в пар.

1. Нагревание льда до температуры плавления: Q1 = m c Δt Q1 = 4,5 кг 2100 Дж/кг °C * 10°C = 94500 Дж

2. Плавление льда: Q2 = m L Q2 = 4,5 кг 340 кДж/кг = 1530 кДж = 1530000 Дж

3. Превращение льда в пар: Q3 = m H Q3 = 4,5 кг 23 МДж/кг = 103500 МДж = 103500000 Дж

Общая энергия: Qобщ = Q1 + Q2 + Q3 Qобщ = 94500 Дж + 1530000 Дж + 103500000 Дж = 105024500 Дж

Таким образом, для полного расплавления и превращения в пар куска льда массой 4,5 кг и температурой -10 градусов цельсия потребуется 105024500 Дж энергии.

Для начала рассчитаем количество энергии, необходимое для нагревания льда до точки плавления:

Q1 = mcΔT Q1 = 4,5 кг 2100 Дж/кг°C * 10°C = 94 500 Дж

Затем рассчитаем количество энергии, необходимое для плавления льда:

Q2 = mL Q2 = 4,5 кг * 340 кДж/кг = 1 530 кДж = 1 530 000 Дж

Далее рассчитаем количество энергии, необходимое для нагревания воды до точки кипения и её превращения в пар:

Q3 = mcΔT + mL + mH Q3 = 4,5 кг 4200 Дж/кг°C 100°C + 4,5 кг 340 кДж/кг + 4,5 кг * 23 МДж/кг = 1 882 500 Дж + 1 530 000 Дж + 103 500 000 Дж = 106 912 500 Дж

Таким образом, общее количество энергии, необходимое для полного расплавления и превращения в пар куска льда массой 4,5 кг и температурой -10 градусов цельсия, составляет 106 912 500 Дж или 106,9125 МДж.