Какое количество теплоты надо затратить для того, чтобы 2 кг льда, взятого при –10ºС, нагреть до точки плавления, растопить, а полученную воду нагреть до 100º С и обратить в пар?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи необходимо учесть все три фазы изменения температуры вещества: нагревание льда, плавление и нагревание воды до кипения, превращение воды в пар.

Нагревание льда до 0ºC:
Q1 = c m ΔT,
где:
c - удельная теплоемкость льда (2100 Дж/кг·ºC),
m - масса льда (2 кг),
ΔT - изменение температуры (0 – (-10) = 10ºC).

Q1 = 2100 2 10 = 42000 Дж.

Растапливание льда при 0ºC:
Q2 = m * L,
где:
L - удельная теплота плавления льда (333.5 кДж/кг),
m - масса льда (2 кг).

Q2 = 2 * 333.5 = 667 кДж.

Нагревание воды до 100ºC:
Q3 = c m ΔT,
где:
c - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/кг·ºC),
m - масса воды (2 кг),
ΔT - изменение температуры (100 - 0 = 100ºC).

Q3 = 4200 2 100 = 840000 Дж.

Превращение воды в пар при 100ºC:
Q4 = m * L,
где:
L - удельная теплота испарения воды (2260 кДж/кг),
m - масса воды (2 кг).

Q4 = 2 * 2260 = 4520 кДж.

Итого:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 42000 + 667 + 840000 + 4520 = 886187 кДж.

Таким образом, необходимо затратить 886 187 кДж теплоты для выполнения всех этапов преобразования вещества.