Сколько льда при температуре -20 градусов можно расплавить одним килограммом стоградусного пара Очень...

Для того чтобы расплавить лед при температуре -20 градусов Цельсия, необходимо добавить теплоты кристаллизации и теплоты плавления. Теплота плавления для льда составляет около 334 Дж/г, а теплота кристаллизации - около 226 Дж/г.

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для расплавления льда при температуре -20 градусов Цельсия, составляет 334 + 226 = 560 Дж/г.

Учитывая, что один килограмм стоградусного пара содержит 2260 кДж теплоты, то можно расплавить примерно 2260 / 560 = 4 г льда при температуре -20 градусов Цельсия одним килограммом стоградусного пара.

Чтобы рассчитать, сколько льда при температуре -20°C можно расплавить одним килограммом стоградусного пара, нужно учитывать несколько этапов теплопередачи. Важно понять, что стоградусный пар сначала конденсируется в воду при 100°C, затем эта вода охлаждается до 0°C, и только потом начинает плавить лёд. Тепло, необходимое для этого, также идет на нагрев льда от -20°C до 0°C и на его плавление.

1. Конденсация пара: Теплота парообразования воды (L) составляет 2260 кДж/кг. Тепло, выделяющееся при конденсации 1 кг пара: [ Q_1 = m \cdot L = 1 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 2260 \, \text{кДж} ]

2. Охлаждение конденсированной воды от 100°C до 0°C: Удельная теплоёмкость воды (c) составляет 4.18 кДж/(кг·°C). Тепло, выделяющееся при охлаждении 1 кг воды: [ Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T = 1 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot 100 \, \text{°C} = 418 \, \text{кДж} ]

3. Нагрев льда от -20°C до 0°C: Удельная теплоёмкость льда (c_лед) составляет около 2.1 кДж/(кг·°C). Тепло, необходимое для нагрева льда массой m_лед: [ Q_3 = m_лед \cdot c_лед \cdot \Delta T = m_лед \cdot 2.1 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot 20 \, \text{°C} = 42 \, \text{кДж/кг} \cdot m_лед ]

4. Плавление льда: Удельная теплота плавления льда (λ) составляет 334 кДж/кг. Тепло, необходимое для плавления льда массой m_лед: [ Q_4 = m_лед \cdot \lambda = 334 \, \text{кДж/кг} \cdot m_лед ]

Теперь составим уравнение теплового баланса, при котором тепло, выделяемое паром, равно теплу, поглощаемому льдом: [ Q_1 + Q_2 = Q_3 + Q_4 ]

Подставим все значения: [ 2260 \, \text{кДж} + 418 \, \text{кДж} = 42 \, \text{кДж/кг} \cdot m_лед + 334 \, \text{кДж/кг} \cdot m_лед ]

Сгруппируем члены с m_лед: [ 2678 \, \text{кДж} = (42 \, \text{кДж/кг} + 334 \, \text{кДж/кг}) \cdot m_лед ] [ 2678 \, \text{кДж} = 376 \, \text{кДж/кг} \cdot m_лед ]

Решим уравнение для m_лед: [ m_лед = \frac{2678 \, \text{кДж}}{376 \, \text{кДж/кг}} ] [ m_лед \approx 7.12 \, \text{кг} ]

Итак, одним килограммом стоградусного пара можно расплавить примерно 7.12 килограммов льда при температуре -20°C.