Какое количество теплоты необходимо, чтобы растопить 250 г льда, находящегося при температуре-5 °С, довести до кипения получившуюся воду и испарить её? Потерями энергии во внешнюю среду можно пренебречь. Какая масса каменного угля потребуется, чтобы выделлось такое количество энергии?
Расчёт теплот:
Q1=mcлед(0−(−5))=0.25⋅2100⋅5=2625 Дж, Q_1=m c_{\text{лед}}(0-(-5))=0{.}25\cdot2100\cdot5=2625\ \text{Дж},
Q1 =mcлед (0−(−5))=0.25⋅2100⋅5=2625 Дж, Q2=mLf=0.25⋅334000=83500 Дж, Q_2=m L_f=0{.}25\cdot334000=83500\ \text{Дж},
Q2 =mLf =0.25⋅334000=83500 Дж, Q3=mcвода(100−0)=0.25⋅4186⋅100=104650 Дж, Q_3=m c_{\text{вода}}(100-0)=0{.}25\cdot4186\cdot100=104650\ \text{Дж},
Q3 =mcвода (100−0)=0.25⋅4186⋅100=104650 Дж, Q4=mLv=0.25⋅2260000=565000 Дж. Q_4=m L_v=0{.}25\cdot2260000=565000\ \text{Дж}.
Q4 =mLv =0.25⋅2260000=565000 Дж.
Общее количество теплоты:
Q=Q1+Q2+Q3+Q4=2625+83500+104650+565000=755775 Дж≈7.56×105 Дж. Q=Q_1+Q_2+Q_3+Q_4=2625+83500+104650+565000=755775\ \text{Дж}\approx7{.}56\times10^5\ \text{Дж}.
Q=Q1 +Q2 +Q3 +Q4 =2625+83500+104650+565000=755775 Дж≈7.56×105 Дж.
Масса каменного угля (возьмём теплоту сгорания q=30⋅106 Дж/кгq=30\cdot10^6\ \text{Дж/кг}q=30⋅106 Дж/кг):
mугля=Qq=75577530⋅106≈0.0252 кг≈25.2 г. m_{\text{угля}}=\frac{Q}{q}=\frac{755775}{30\cdot10^6}\approx0{.}0252\ \text{кг}\approx25{.}2\ \text{г}.
mугля =qQ =30⋅106755775 ≈0.0252 кг≈25.2 г.
Ответ: требуется приблизительно 7.56×105 Дж7{.}56\times10^5\ \text{Дж}7.56×105 Дж энергии; при q≈30 МДж/кгq\approx30\ \text{МДж/кг}q≈30 МДж/кг масса угля ≈ 25 г25\ \text{г}25 г.