В
Все
М
Математика
О
ОБЖ
У
Українська мова
Д
Другие предметы
Х
Химия
М
Музыка
Н
Немецкий язык
Б
Беларуская мова
Э
Экономика
Ф
Физика
Б
Биология
О
Окружающий мир
Р
Русский язык
У
Українська література
Ф
Французский язык
П
Психология
А
Алгебра
О
Обществознание
М
МХК
В
Видео-ответы
Г
География
П
Право
Г
Геометрия
А
Английский язык
И
Информатика
Қ
Қазақ тiлi
Л
Литература
И
История
annushkan0
annushkan0
14.09.2022 13:08 •  Физика

. Какую массу воды при температуре 50 0С необходимо налить в стакан со льдом при температуре 0 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 200 грамм и начальной температурой -5 °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 равн

Показать ответ
Ответ:
ksenia1716
ksenia1716
27.12.2023 07:18
Давай разберем каждый вопрос по отдельности.

1. Для того чтобы лед полностью растаял и температура воды стала 0 °С, нам нужно понять, сколько тепла необходимо передать льду, чтобы он превратился в воду и остыл до 0 °С, а затем подогрел воду до 0 °С. Для этого мы должны учесть две составляющие:

a) Первая составляющая - это тепло, которое необходимо для плавления льда. Удельная теплота плавления льда - это количество теплоты, которое необходимо передать единичной массе льда для его плавления при постоянной температуре. Удельная теплота плавления льда равна 330 кДж/кг. Мы можем использовать эту информацию, чтобы вычислить тепло, которое нужно для плавления льда.

Масса льда, которую мы должны растопить, неизвестна, поэтому мы назовем ее "m". Таким образом, тепло для плавления льда можно выразить следующим образом:

Тепло (Q1) = удельная теплота плавления льда × масса льда

Q1 = 330 кДж/кг × m кг

b) Вторая составляющая - это тепло, которое необходимо, чтобы подогреть воду от начальной температуры (0 °С) до итоговой температуры (также 0 °С). Для этого мы используем удельную теплоемкость воды, которая равна 4200 Дж/(кг · °С).

Мы хотим, чтобы вода достигла температуры 0 °С, поэтому разница температур будет равна:

ΔT = конечная температура - начальная температура
= 0 °С - 0 °С
= 0 °С

Тепло для нагревания воды можно выразить следующим образом:

Тепло (Q2) = удельная теплоемкость воды × масса воды × ΔT

Мы можем использовать это уравнение, чтобы выразить массу воды:

m воды = Q2 / (удельная теплоемкость воды × ΔT)
= Q2 / (4200 Дж/(кг · °С) × 0 °С)
= Q2 / (4200 Дж/кг)

Теперь у нас есть два уравнения:

Q1 = 330 кДж/кг × m
m воды = Q2 / (4200 Дж/кг)

Мы знаем, что вся энергия, которую мы потратим на нагревание воды, будет равна сумме энергии, необходимой для плавления льда и нагрева воды:

Q = Q1 + Q2

Мы можем заменить значения из первого уравнения во второе уравнение и решить его для m:

m воды = (Q1 + Q2) / (4200 Дж/кг)
= (330 кДж/кг × m + удельная теплоемкость воды × масса воды × ΔT) / (4200 Дж/кг)
= (330 кДж/кг × m + 4200 Дж/(кг · °С) × m × ΔT) / (4200 Дж/кг)
= (330 кДж/кг × m + 4200 Дж/(кг · °С) × m × 0 °С) / (4200 Дж/кг)
= (330 кДж/кг × m + 0) / (4200 Дж/кг)
= (330 кДж/кг × m) / (4200 Дж/кг)

Теперь мы можем упростить это уравнение:

m воды = (330 кДж/кг × m) / (4200 Дж/кг)
= (330/4200) кг
≈ 0.0786 кг
≈ 78.6 г

Таким образом, нам нужно налить около 78.6 г воды при температуре 50 °С, чтобы лед полностью растаял, а температура воды стала 0 °С.

2. Теперь давайте решим вторую задачу.

a) Первая составляющая - это тепло, которое необходимо, чтобы подогреть лед от начальной температуры (-5 °С) до температуры плавления льда (0 °С), а затем для плавления льда. Для этого мы должны использовать удельную теплоемкость льда и удельную теплоту плавления льда.

Мы хотим нагреть лед, поэтому разница температур будет равна:

ΔT1 = конечная температура - начальная температура
= 0 °С - (-5 °С)
= 5 °С

Тепло для нагревания льда можно выразить следующим образом:

Тепло 1 (Q1) = удельная теплоемкость льда × масса льда × ΔT1

Мы хотим также растопить лед, для этого нам понадобится энергия, которую мы можем выразить используя удельную теплоту плавления льда:

Тепло 2 (Q2) = удельная теплота плавления льда × масса льда

b) Вторая составляющая - это тепло, которое необходимо, чтобы нагреть воду от температуры плавления льда (0 °С) до температуры кипения воды (100 °С), а затем превратить ее в пар. Для этого мы должны использовать удельную теплоемкость воды и удельную теплоту парообразования воды.

Мы хотим нагреть воду, поэтому разница температур будет равна:

ΔT2 = конечная температура - начальная температура
= 100 °С - 0 °С
= 100 °С

Тепло для нагревания воды можно выразить следующим образом:

Тепло 3 (Q3) = удельная теплоемкость воды × масса воды × ΔT2

Мы хотим превратить воду в пар, поэтому нам понадобится энергия, которую мы можем выразить используя удельную теплоту парообразования воды:

Тепло 4 (Q4) = удельная теплота парообразования воды × масса воды

Теперь у нас есть четыре уравнения:

Q1 = удельная теплоемкость льда × масса льда × ΔT1
Q2 = удельная теплота плавления льда × масса льда
Q3 = удельная теплоемкость воды × масса воды × ΔT2
Q4 = удельная теплота парообразования воды × масса воды

Мы знаем, что вся энергия, которую мы должны потратить на нагревание льда и воды, будет равна сумме энергий Q1, Q2, Q3 и Q4:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Мы можем заменить значения из первого, второго, третьего и четвертого уравнений в уравнение для Q и решить его для массы воды:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
= (удельная теплоемкость льда × масса льда × ΔT1) + (удельная теплота плавления льда × масса льда) + (удельная теплоемкость воды × масса воды × ΔT2) + (удельная теплота парообразования воды × масса воды)
= (удельная теплоемкость льда × масса льда × 5 °С) + (удельная теплота плавления льда × масса льда) + (удельная теплоемкость воды × масса воды × 100 °С) + (удельная теплота парообразования воды × масса воды)

Так как мы знаем массу льда (200 г), начальную температуру (-5 °С) и удельные теплоемкости и теплоты плавления льда, удельную теплоемкость воды и удельную теплоту парообразования, мы можем решить это уравнение для массы воды.

Для превращения грамм в килограмм мы используем соотношение 1 кг = 1000 г.

Подставляя значения в уравнение, мы получим:

(удельная теплоемкость льда × 200 г × 5 °С) + (удельная теплота плавления льда × 200 г) + (удельная теплоемкость воды × масса воды × 100 °С) + (удельная теплота парообразования воды × масса воды) = Q

(2100 Дж/(кг · °С) × 0.2 кг × 5 °С) + (330 кДж/кг × 0.2 кг) + (4200 Дж/(кг · °С) × масса воды × 100 °С) + (2200 кДж/кг × масса воды) = Q

(2100 Дж/(кг · °С) × 0.2 кг × 5 °С) + (330 кДж/кг × 0.2 кг) + (4200 Дж/(кг · °С) × масса воды × 100 °С) + (2200 кДж/кг × масса воды) = Q

2100 Дж/(кг · °С) × 0.2 кг × 5 °С + 330 кДж/кг × 0.2 кг + 4200 Дж/(кг · °С) × масса воды × 100 °С + 2200 кДж/кг × масса воды = Q

Упрощая это уравнение, мы получаем:

2100 Дж/(кг · °С) × 0.2 кг × 5 °С + 330 кДж/кг × 0.2 кг + 420000 Дж/(кг · °С) × масса воды + 2200000 кДж/кг × масса воды = Q

(2100 Дж/(кг · °С) × 0.2 кг × 5 °С + 330 кДж/кг × 0.2 кг) + (420000 Дж/(кг · °С) + 2200000 кДж/кг) × масса воды = Q

(2100 Дж/(кг · °С) × 0.2 кг × 5 °С + 330 кДж/кг × 0.2 кг) + (420000 Дж/(кг · °С) + 2200000 кДж/кг) × масса воды = Q

Упрощая это уравнение, мы получаем:

2100 Дж/°С × 0.2 кг × 5 °С + 330000 Дж/кг + (4200 Дж/°С + 2200000 Дж/кг) × масса воды = Q

(2100 Дж/°С × 0.2 кг × 5 °С + 330000 Дж/кг) + (4200 Дж/°С + 2200000 Дж/кг) × масса воды = Q

Подставляя значения, мы получаем:

(2100 Дж/°С × 0.2 кг × 5 °С + 330000 Дж/кг) + (4200 Дж/°С + 2200000 Дж/кг) × масса воды = Q

(2100 Дж/°С × 0.2 кг × 5 °С + 330000 Дж/кг) + (4200 Дж/°С + 2200000 Дж/кг) × масса воды = Q

(2100 Дж/°С × 0.2 кг × 5 °С + 330000 Дж/кг) + (4200 Дж/°С + 2200000 Дж/кг) × масса воды = Q

(2100 Дж/°С × 0.2 кг × 5 °С + 330000 Дж/кг) + (4200 Дж/°С + 2200000 Дж/кг) × масса воды = Q

(2100 Дж/°С × 0.2 кг × 5 °С + 330000 Дж/кг) + (4200 Дж/°С + 2200000 Дж/кг)
0,0(0 оценок)
Популярные вопросы: Физика
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota Оформи подписку
logo
Начни делиться знаниями
Вход Регистрация
Что ты хочешь узнать?
Спроси ai-бота