Помогите пж
1. Сколько тепловой энергии необходимо затратить, чтобы нагреть воду массой 0,5 кг с 20 0С до 60 0С. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж / (кг · °С).
2. Какую массу льда при температуре 0 0С необходимо положить в стакан с горячей водой при температуре 50 0С, чтобы лёд полностью растаял, а температура воды стала 0 0С? (Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж / (кг · °С); Удельная теплота плавления льда 330 кДж /кг).
3. Сколько энергии необходимо затратить, чтобы лёд массой 800 грамм и начальной температурой -10 °С, нагреть до 100 °С и превратить в пар? (Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж / (кг · °С); Удельная теплоёмкость льда 2100 Дж / (кг · °С); Удельная теплота плавления льда 330 кДж/ кг; удельная теплота парообразования воды равна 2258 кДж/кг).
4. Сколько необходимо сжечь спирта, чтобы расплавить свинец массой 50 грамм взятый при температуре 20 °С? (удельная теплота сгорания спирта 26000 кДж; Удельная теплоемкость свинца равна 140 Дж/ (кг • °С); удельная теплота плавления свинца 22,6 кДж/кг). С решением пожалуйста
Ответы
1)Считаем по формуле:
Q = m * c * ΔT,
где:
Q - тепловая энергия,
m - масса воды,
c - удельная теплоемкость воды,
ΔT - изменение температуры.
Q = 0,5 кг * 4200 Дж / (кг · °С) * (60 °С - 20 °С).
Q = 0,5 кг * 4200 Дж / (кг · °С) * 40
Q = 84000 Дж.
Таким образом, необходимо затратить 84000 Дж тепловой энергии, чтобы нагреть 0,5 кг воды с 20 °С до 60 °С.
2). используем закон сохранения энергии.
Тепловая энергия, выделяемая горячей водой, должна быть равна тепловой энергии, необходимой для плавления льда и нагрева получившейся воды до 0 °C.
Давайте обозначим массу льда, которую нам необходимо положить, как m_леда.
Тепловая энергия, выделяемая горячей водой, равна:
Q_воды = m_воды * c_воды * ΔT_воды,
где m_воды - масса воды, c_воды - удельная теплоемкость воды, ΔT_воды - изменение температуры воды.
Тепловая энергия, необходимая для плавления льда, равна:
Q_леда = m_леда * L_леда,
где L_леда - удельная теплота плавления льда.
Тепловая энергия, необходимая для нагрева получившейся воды до 0 °C, равна:
Q_нагрева = m_воды * c_воды * ΔT_нагрева,
где ΔT_нагрева - изменение температуры воды после плавления льда до 0 °C.
Таким образом, уравнение, описывающее закон сохранения энергии, будет выглядеть следующим образом:
Q_воды = Q_леда + Q_нагрева.
Подставляя значения и решая уравнение относительно m_леда, получим:
m_леда * L_леда = m_воды * c_воды * ΔT_воды + m_воды * c_воды * ΔT_нагрева.
L_леда = 330 кДж / кг,
c_воды = 4200 Дж / (кг · °С),
ΔT_воды = 0 °С - 50 °С = -50 °С,
ΔT_нагрева = 0 °С - 0 °С = 0 °С
m_леда * 330 кДж / кг = m_воды * 4200 Дж / (кг · °С) * (-50 °С).
m_леда = (m_воды * 4200 Дж / (кг · °С) * (-50 °С)) / (330 кДж / кг).
m_леда = (m_воды * (-21000)) / 330.
Таким образом, масса льда, которую необходимо положить в стакан с горячей водой, чтобы лед полностью растаял и температура воды стала 0 °C, равна (m_воды * (-21000)) / 330.
3)Для решения этой задачи мы можем разделить процесс на несколько этапов и рассчитать энергию, затраченную на каждый из них.
1. Нагревание льда от -10 °C до 0 °C:
Q_нагрев_льда = m_льда * c_льда * ΔT_нагрев_льда,
где m_льда - масса льда, c_льда - удельная теплоемкость льда, ΔT_нагрев_льда - изменение температуры льда.
Подставляя значения, получим:
Q_нагрев_льда = 0,8 кг * 2100 Дж / (кг · °С) * (0 °С - (-10 °С)).
Q_нагрев_льда = 0,8 кг * 2100 Дж / (кг · °С) * 10 °С.
2. Плавление льда при 0 °C:
Q_плавление_льда = m_льда * L_леда,
где L_леда - удельная теплота плавления льда.
Q_плавление_льда = 0,8 кг * 330 кДж / кг.
3. Нагревание воды от 0 °C до 100 °C:
Q_нагрев_воды = m_воды * c_воды * ΔT_нагрев_воды,
где m_воды - масса воды, c_воды - удельная теплоемкость воды, ΔT_нагрев_воды - изменение температуры воды.
Q_нагрев_воды = m_воды * 4200 Дж / (кг · °С) * (100 °С - 0 °С).
4. Превращение воды в пар:
Q_парообразование_воды = m_воды * L_парообразования,
где L_парообразования - удельная теплота парообразования воды.
Q_парообразование_воды = m_воды * 2258 кДж / кг.
Теперь сложим все полученные значения, чтобы найти общую энергию, затраченную на процесс:
Q_общая = Q_нагрев_льда + Q_плавление_льда + Q_нагрев_воды + Q_парообразование_воды.
Q_общая = (0,8 кг * 2100 Дж / (кг · °С) * 10 °С) + (0,8 кг * 330 кДж / кг) + (0,8 кг * 4200 Дж / (кг · °С) * (100 °С - 0 °С)) + (0,8 кг * 2258 кДж / кг).
Таким образом, энергия, необходимая для нагревания льда массой 800 грамм от -10 °C до 100 °C и превращения его в пар, равна Q_общая.
4) Для решения этой задачи мы можем разделить процесс на несколько этапов и рассчитать энергию, необходимую на каждый из них.
1. Нагревание свинца от начальной температуры до температуры плавления:
Q_нагрев_свинца = m_свинца * c_свинца * ΔT_нагрев_свинца,
где m_свинца - масса свинца, c_свинца - удельная теплоемкость свинца, ΔT_нагрев_свинца - изменение температуры свинцц
Q_нагрев_свинца = 0,05 кг * 140 Дж / (кг • °С) * (22 °С - 20 °С).
Вычисляя, получим:
Q_нагрев_свинца = 0,05 кг * 140 Дж / (кг • °С) * 2 °С.
2. Плавление свинца:
Q_плавление_свинца = m_свинца * L_плавления_свинца,
где L_плавления_свинца - удельная теплота плавления свинца
Q_плавление_свинца = 0,05 кг * 22,6 кДж / кг.
Теперь сложим энергию, необходимую на каждый этап, чтобы найти общую энергию, необходимую для расплавления свинца:
Q_общая = Q_нагрев_свинца + Q_плавление_свинца.
Q_общая = (0,05 кг * 140 Дж / (кг • °С) * 2 °С) + (0,05 кг * 22,6 кДж / кг).
Таким образом, энергия, необходимая для расплавления свинца массой 50 грамм при температуре 20 °С, равна Q_общая.
Удачи.