ДАЮ 40 БАЛЛОВ!!!(с полным объяснением и дано) !!!
Яку кількість теплоти потрібно витратити, щоб 4 кг
льоду, узятого за температури -30°С, перетворити
в пару за температури 100°С?
Ответы
Ответ:
Для того чтобы рассчитать необходимое количество теплоты для перевода 4 кг льда из температуры -30°C в пару при температуре 100°C, мы должны учесть два процесса: нагревание льда до температуры плавления и превращение воды в пар.
1. Нагревание льда до температуры плавления:
Сначала нам нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания льда с температуры -30°C до температуры плавления, которая равна 0°C.
Для этого мы используем уравнение:
Q = m * c * ΔT,
где:
Q - количество теплоты,
m - масса вещества,
c - удельная теплоемкость вещества,
ΔT - изменение температуры.
Удельная теплоемкость льда (в твердом состоянии) равна 2.09 кДж/(кг·°С).
Масса льда m = 4 кг.
ΔT = 0°C - (-30°C) = 30°C.
Теплоту, необходимую для нагревания льда до температуры плавления, можно рассчитать следующим образом:
Q1 = m * c * ΔT = 4 кг * 2.09 кДж/(кг·°С) * 30°C = 250.8 кДж.
Таким образом, необходимо 250.8 кДж теплоты, чтобы нагреть 4 кг льда до температуры плавления.
2. Превращение льда в пар:
Далее, нам нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для превращения льда при температуре плавления в воду при той же температуре.
Для этого мы используем уравнение:
Q2 = m * L,
где:
Q2 - количество теплоты,
m - масса вещества,
L - удельная теплота плавления вещества.
Удельная теплота плавления льда равна 334 кДж/кг.
Масса льда m = 4 кг.
Теплоту, необходимую для превращения льда в воду при температуре плавления, можно рассчитать следующим образом:
Q2 = m * L = 4 кг * 334 кДж/кг = 1336 кДж.
Таким образом, необходимо 1336 кДж теплоты, чтобы превратить 4 кг льда при температуре плавления в воду при той же температуре.
3. Нагревание воды до температуры кипения:
Далее, нам нужно учесть количество теплоты, необходимое для нагревания полученной воды при температуре плавления до температуры кипения, которая равна 100°C.
Для этого мы снова используем уравнение:
Q3 = m * c * ΔT,
где:
Q3 - количество теплоты,
m - масса вещества,
c - удельная теплоемкость вещества,
ΔT - изменение температуры.
Удельная теплоемкость воды (в жидком состоянии) равна 4.18 кДж/(кг·°С).
Масса воды m = 4 кг.
ΔT = 100°C - 0°C = 100°C.
Теплоту, необходимую для нагревания воды до температуры кипения, можно рассчитать следующим образом:
Q3 = m * c * ΔT = 4 кг * 4.18 кДж/(кг·°С) * 100°C = 1672 кДж.
Таким образом, необходимо 1672 кДж теплоты, чтобы нагреть полученную воду до температуры кипения.
Теперь суммируем все три полученных значения:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 250.8 кДж + 1336 кДж + 1672 кДж = 3258.8 кДж.
Таким образом, необходимо витратить 3258.8 кДж теплоты, чтобы перевести 4 кг льда при температуре -30°C в пар при температуре 100°C.