Какое количество теплоты необходимо для превращения 30 г льда при температуре -8°С в воду с температурой...

Для расчета количества теплоты, необходимого для превращения льда при температуре -8°C в воду при температуре 20°C, необходимо учитывать несколько этапов изменения состояния и температуры вещества. Рассмотрим каждый этап отдельно:

1. Нагревание льда от -8°C до 0°C.
2. Плавление льда при 0°C.
3. Нагревание полученной воды от 0°C до 20°C.

1. Нагревание льда от -8°C до 0°C

Для нагревания льда используем формулу: [ Q1 = m \cdot c{\text{льда}} \cdot \Delta T ]

где:

• ( m ) — масса льда, ( 30 \, \text{г} = 0.03 \, \text{кг} ),
• ( c_{\text{льда}} ) — удельная теплоемкость льда, ( 2100 \, \text{Дж/кг} \cdot \text{°C} ),
• ( \Delta T ) — изменение температуры, ( 0 - (-8) = 8 \, \text{°C} ).

Подставляем значения: [ Q_1 = 0.03 \, \text{кг} \times 2100 \, \text{Дж/кг} \cdot \text{°C} \times 8 \, \text{°C} = 504 \, \text{Дж} ]

2. Плавление льда при 0°C

Для плавления льда используем формулу: [ Q_2 = m \cdot \lambda ]

где:

• ( \lambda ) — удельная теплота плавления льда, ( 334 \, \text{кДж/кг} = 334000 \, \text{Дж/кг} ).

Подставляем значения: [ Q_2 = 0.03 \, \text{кг} \times 334000 \, \text{Дж/кг} = 10020 \, \text{Дж} ]

3. Нагревание воды от 0°C до 20°C

Для нагревания воды используем формулу: [ Q3 = m \cdot c{\text{воды}} \cdot \Delta T ]

где:

• ( c_{\text{воды}} ) — удельная теплоемкость воды, ( 4200 \, \text{Дж/кг} \cdot \text{°C} ),
• ( \Delta T ) — изменение температуры, ( 20 - 0 = 20 \, \text{°C} ).

Подставляем значения: [ Q_3 = 0.03 \, \text{кг} \times 4200 \, \text{Дж/кг} \cdot \text{°C} \times 20 \, \text{°C} = 2520 \, \text{Дж} ]

Полное количество теплоты

Теперь суммируем теплоты, затраченные на каждую стадию: [ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 + Q3 ] [ Q{\text{total}} = 504 \, \text{Дж} + 10020 \, \text{Дж} + 2520 \, \text{Дж} ] [ Q_{\text{total}} = 13044 \, \text{Дж} ]

Таким образом, для превращения 30 г льда при температуре -8°C в воду при температуре 20°C необходимо 13044 Дж.

Для превращения 30 г льда при температуре -8°С в воду с температурой 20°С необходимо учесть два процесса: нагревание льда до точки плавления и последующее плавление льда и нагревание получившейся воды до температуры 20°С.

1. Для нагревания льда до 0°С используем формулу: Q1 = m c Δt где m - масса льда (30 г), c - удельная теплоемкость льда (2,09 Дж/(г°C)), Δt - изменение температуры (0 - (-8) = 8°C). Q1 = 30 г 2,09 Дж/(г°C) 8°C = 502,8 Дж

2. Для плавления льда используем формулу: Q2 = m L где L - удельная теплота плавления льда (334 Дж/г). Q2 = 30 г 334 Дж/г = 10020 Дж

3. Для нагревания получившейся воды до 20°C используем формулу: Q3 = m c Δt где m - масса воды (30 г), c - удельная теплоемкость воды (4,18 Дж/(г°C)), Δt - изменение температуры (20 - 0 = 20°C). Q3 = 30 г 4,18 Дж/(г°C) 20°C = 2510,8 Дж

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для превращения 30 г льда при температуре -8°С в воду с температурой 20°С, равно: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 502,8 Дж + 10020 Дж + 2510,8 Дж = 13033,6 Дж

Ответ: Для этого процесса необходимо 13033,6 Дж теплоты.