Яку кількість теплоти потрібно надати 5 кг льоду, взятого за температури – 10 °С, щоб його розплавити, а одержану воду нагріти до 100 °С і випарити?

Ответы

Ответ дал: dashabovkyn

Ответ:

Дано:

t1=−10°С

t3=100°С

m=5 кг

Знайти: Q

Весь процес буде складатися з наступних етапів:

1) нагрівння льоду від початкової температури до температури плавлення t2=0∘C ;

2) плавлення льоду, при цьому, незважаючи на нагрівання, температура буде залишатися незмінною t2=0∘C до повного закінчення плавлення. t3=100∘C . Вся отримана теплова енергія витрачається не на збільшення температури, а на зміну агрегатного стану води, тобто перетворення льоду в воду.

3) нагрівання води від t2=0∘C до температури кипіння t3=100∘C ;

4) випаровування води, при цьому, незважаючи на подальше нагрівання, температура води задишатиметься незмінною t3=100∘C

Вся отримана теплова енергія витрачається не на збільшення температури, а на зміну агрегатного стану води, тобто перетворення води в пару.

Таким чином, необхідна кількість теплоти складається з 4 складових, описаних нами вище.

Q=Q1+Q2+Q3+Q4

Для нагрівання льоду до плавлення:

Q1=C1m(t2−t1)

де C1,m,t2,t1 - відповідно питома теплоємність льоду (це таблична величина), маса льоду, температура плавлення льоду (як відомо, це 0 градусів по Цельсію), початкова температура льоду.

Для плавлення льоду:

Q2=q2m

де q2 - питома теплота плавлення льоду -таблична величина.

Для нагрівання води до кипіння:

Q3=C3m(t3−t2)

де C3 - питома теплоємність води - це таблична величина.

Для випаровування води:

Q4=q4m

де q4 - питома теплота випаровування води - це теж таблична величина.

Разом маємо вираз для визначення неохідної теплоти для усього процесу:

Q=C1m(t2−t1)+q2m+C3m(t3−t2)+q4m

Q=m(C1(t2−t1)+q2+C3(t3−t2)+q4)