Question

4. Яка кількість
теплоти необхідна,
щоб розплавити
500 г льоду,
взятого при
температурі -10°С,
а потім воду
нагріти до 20 ℃?

Answer 1

Щоб розплавити 500 г льоду, необхідна кількість теплоти дорівнює теплоті плавлення льоду, помноженій на масу льоду. Теплота плавлення льоду становить 333,55 Дж/г. Отже, для розплавлення 500 г льоду потрібна кількість теплоти дорівнює:

Q1 = 333,55 Дж/г * 500 г = 166775 Дж

Ця кількість теплоти розплавить лід, але вода все одно буде мати температуру 0°С. Щоб нагріти воду від 0°С до 20°С, потрібна кількість теплоти дорівнює питомій теплоємності води, помноженій на масу води, помноженій на різницю температур. Питома теплоємність води становить 4,184 Дж/(г·°С). Отже, для нагрівання 500 г води від 0°С до 20°С потрібна кількість теплоти дорівнює:

Q2 = 4,184 Дж/(г·°С) * 500 г * (20°С - 0°С) = 41840 Дж

Отже, загальна кількість теплоти, необхідна для розплавлення 500 г льоду і нагрівання його до 20°С, дорівнює:

Q = Q1 + Q2 = 166775 Дж + 41840 Дж = 208615 Дж

Відповідь: 208615 Дж

Answer 2

Для розрахунку кількості теплоти, необхідної для розплавлення льоду і нагрівання води, використовуються два різні процеси:

1. Розплавлення льоду: Спочатку необхідно розплавити 500 г льоду при температурі -10 °C. Для цього використовуються теплота плавлення і розталивання. Теплота плавлення льоду при 0 °C становить близько 334 Дж/г. Тобто для розплавлення 500 г льоду потрібно 500 г * 334 Дж/г = 167,000 Дж теплоти.

2. Нагрівання води: Після розплавлення льоду необхідно нагріти воду до 20 °C. Для цього використовується теплоємність води, яка становить приблизно 4.18 Дж/(г°C). Різниця між температурою 20 °C і -10 °C дорівнює 30 градусів Цельсія. Тому для нагрівання води потрібно 500 г * 30°C * 4.18 Дж/(г°C) = 62,700 Дж теплоти.

Отже, загальна кількість теплоти, необхідна для цих двох процесів, складає 167,000 Дж + 62,700 Дж = 229,700 Дж теплоти.