Какое количество теплоты надо сообщить бруску льда массой 3 кг при температуре 0 градусов, чтобы получить...

Дано:

• Масса льда, ( m = 3 ) кг
• Начальная температура льда, ( t_1 = 0^\circ )C
• Конечная температура воды, ( t_2 = 20^\circ )C
• Удельная теплоёмкость воды, ( c = 4200 ) Дж/(кг·°C)
• Удельная теплота плавления льда, ( \lambda = 334000 ) Дж/кг

Найти:

• Количество теплоты, ( Q ), необходимое для превращения льда в воду и нагрева её до 20°C.

Решение:

Для решения задачи необходимо выполнить два этапа:

1. Растопить лёд при 0°C.

   Количество теплоты, необходимое для плавления льда, вычисляется по формуле: [ Q_1 = m \cdot \lambda ] Подставим значения: [ Q_1 = 3 \, \text{кг} \times 334000 \, \text{Дж/кг} = 1002000 \, \text{Дж} ]

2. Нагреть полученную воду от 0°C до 20°C.

   Количество теплоты, необходимое для нагрева воды, вычисляется по формуле: [ Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta t ] где (\Delta t = t_2 - t_1 = 20^\circ \text{C} - 0^\circ \text{C} = 20^\circ \text{C}).

   Подставим значения: [ Q_2 = 3 \, \text{кг} \times 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \times 20 \, \text{°C} = 252000 \, \text{Дж} ]

Теперь сложим количество теплоты, необходимое для обоих процессов:

[ Q = Q_1 + Q_2 = 1002000 \, \text{Дж} + 252000 \, \text{Дж} = 1254000 \, \text{Дж} ]

Ответ: Для того чтобы растопить лёд и нагреть образовавшуюся воду до 20°C, необходимо сообщить бруску льда 1254000 Джоулей тепла.

Для того чтобы превратить брусок льда массой 3 кг при температуре 0 градусов в воду при температуре 20 градусов, необходимо сообщить 210 000 Дж теплоты.

Решение:

1. Сначала нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания льда от 0 до 0 градусов: Q1 = m c Δt, где m - масса льда (3 кг), c - удельная теплоемкость льда (2090 Дж/(кг*К)), Δt - изменение температуры (20 - 0 = 20 К).

Q1 = 3 2090 20 = 125400 Дж.

1. Далее нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для плавления льда при 0 градусах: Q2 = m * L, где L - удельная теплота плавления льда (334 000 Дж/кг).

Q2 = 3 * 334 000 = 1002000 Дж.

1. Итак, общее количество теплоты, необходимое для превращения льда массой 3 кг при температуре 0 градусов в воду при температуре 20 градусов: Q = Q1 + Q2 = 125400 + 1002000 = 1127400 Дж.

Ответ: Для получения воды при температуре 20 градусов необходимо сообщить бруску льда массой 3 кг 1 127 400 Дж теплоты.

Для того чтобы превратить лед массой 3 кг при температуре 0 градусов Цельсия в воду при температуре 20 градусов Цельсия, необходимо сообщить ему теплоту, равную разности теплот воды и льда при переходе из твердого состояния в жидкое и нагревании воды до нужной температуры.

1. Сначала рассчитаем теплоту, необходимую для перевода льда в воду при температуре 0 градусов Цельсия: Q1 = m Lf, где m - масса льда, Lf - удельная теплота плавления льда. Q1 = 3 кг 334 кДж/кг = 1002 кДж

2. Затем рассчитаем теплоту, необходимую для нагревания воды до 20 градусов Цельсия: Q2 = m c ΔT, где c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры. Q2 = 3 кг 4.18 кДж/(кг°C) * 20 °C = 250.8 кДж

3. Суммируем полученные значения: Q = Q1 + Q2 = 1002 кДж + 250.8 кДж = 1252.8 кДж

Итак, чтобы превратить лед массой 3 кг при температуре 0 градусов Цельсия в воду при температуре 20 градусов Цельсия, необходимо сообщить ему 1252.8 кДж теплоты.