Сколько нужно затратить теплоты, чтобы m=5 кг льда, взятого при t1=-20оС, расплавить, полученную воду нагреть до t2=100оС и полностью превратить в стоградусный пар? Теплоемкость сосуда со льдом C=100 Дж/К. Удельная теплота плавления льда λ=3,3·105 Дж/кг, удельная теплоемкость льда с1=2,1·103 Дж/(кг·К), удельная теплоемкость воды c2=4186 Дж/(кг·К). Удельная теплота парообразования r=2,3·106 Дж/кг
Для расчета затраченной теплоты на каждый этап необходимо следовать следующим шагам:
Расплавление льда:
Q1 = m λ = 5 кг 3,3·10^5 Дж/кг = 1,65·10^6 Дж
Нагревание воды до t2=100оС:
Q2 = m c2 (t2 - 0) = 5 кг 4186 Дж/(кгК) * 100 К = 2,093·10^6 Дж
Превращение воды в пар:
Q3 = m r = 5 кг 2,3·10^6 Дж/кг = 1,15·10^7 Дж
Общая затраченная теплота:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 1,65·10^6 Дж + 2,093·10^6 Дж + 1,15·10^7 Дж = 1,4113·10^7 Дж
Таким образом, чтобы расплавить 5 кг льда, нагреть полученную воду до 100оС и превратить ее в пар, необходимо затратить 1,4113·10^7 Дж теплоты.