3. Знайти масу води взятої за температури кипіння, якою можна розплавити 2 кг льоду. Початкова температура льоду -10 градусів Цельсія. Втрати тепла не враховувати.
Ответы
Ответ:
Для розплавлення льоду необхідно забрати тепло, щоб перетворити його на воду при температурі кипіння. Зрозуміло, що втрати тепла не враховуються у цій задачі, тому маса води, яку потрібно взяти, може бути знайдена з використанням формули теплового балансу.
У першу чергу потрібно визначити тепло, яке потрібно забрати, щоб підігріти 2 кг льоду з початкової температури -10 градусів Цельсія до температури плавлення, яка дорівнює 0 градусів Цельсія. Для цього використовується формула:
Q1 = m * c * ΔT,
де Q1 - тепло, м - маса, c - питома теплоємність, ΔT - зміна температури.
Температурний інтервал ΔT = 0 - (-10) = 10 градусів Цельсія.
Для льоду питома теплоємність становить 2,09 кДж/(кг·°C).
Тепер можемо обчислити Q1:
Q1 = 2 кг * 2,09 кДж/(кг·°C) * 10 °C = 41,8 кДж.
Це тепло потрібно забрати, щоб перетворити лід на воду при температурі кипіння.
Друга частина задачі полягає у визначенні маси води при температурі кипіння, яку можна розташувати за таких умов.
Q2 = m * L,
де Q2 - тепло, необхідне для розплавлення, m - маса води, L - теплота плавлення.
Теплота плавлення льоду дорівнює 334 кДж/кг.
Замінюючи ці значення в формулі, отримуємо Q2 = m * 334 кДж/кг.
За умовою задачі, Q2 = Q1.
Отже, 41,8 кДж = m * 334 кДж/кг.
Знаходимо масу води:
m = 41,8 кДж / 334 кДж/кг = 0,125 кг.
Отже, для розплавлення 2 кг льоду, початкова температура якого -10 градусів Цельсія, необхідно взяти 0,125 кг води при температурі кипіння.