1. Какое количество теплоты требуется, чтобы нагреть 3 кг снега до 0 °С, при условии, что у котелка передается

1. Для решения этой задачи нам понадобится использовать формулу теплового баланса, которая гласит: \(Q = mc\Delta T\), где \(Q\) - количество теплоты, \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость этого вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Итак, у нас есть 3 кг снега, которые нужно нагреть до 0 °C. Удельная теплоемкость снега \(c\) равна 2090 Дж/кг·°C.

Теперь нам нужно учесть, что у котелка передается только 40% теплоты, выделившейся при сгорании бензина. Это означает, что реальное количество теплоты, достигающее снега, составляет 40% от общего количества выделившейся теплоты.

Подставим все значения в формулу:
\[Q = (0.4 \cdot mc\Delta T)\]
\[Q = (0.4 \cdot 3\,кг \cdot 2090\,Дж/кг·°C \cdot (0°C - (-10°C)))\]
\[Q = 0.4 \cdot 3\,кг \cdot 2090\,Дж/кг·°C \cdot 10°C\]
\[Q = 0.4 \cdot 3\,кг \cdot 2090\,Дж/кг·°C \cdot 10\]
\[Q = 0.4 \cdot 3\,кг \cdot 20\,900\,Дж/кг\]
\[Q = 25\,080\,Дж\]

Таким образом, для нагрева 3 кг снега до 0 °C нам потребуется 25 080 Дж теплоты.

2. Для ответа на этот вопрос также используем формулу теплового баланса \(Q = mc\Delta T\).

У нас есть 3 кг снега, который нужно полностью растопить при 0 °C. Удельная теплоемкость снега \(c\) все так же равна 2090 Дж/кг·°C.

Используем формулу:
\[Q = mc\Delta T\]
\[Q = 3\,кг \cdot 2090\,Дж/кг·°C \cdot (0°C - (-0°C))\]
\[Q = 3\,кг \cdot 2090\,Дж/кг·°C \cdot 0°C\]
\[Q = 0\,Дж\]

Таким образом, для полного растопления 3 кг снега при 0 °C нам потребуется 0 Дж теплоты, так как снег уже имеет нужную нам температуру.

3. Чтобы нагреть 3 л воды до точки кипения при 0 °C, нам нужно знать удельную теплоемкость воды. Удельная теплоемкость \(c\) воды равна 4186 Дж/кг·°C.

Поскольку у нас дано количество воды в литрах, а не в килограммах, нам нужно перевести литры в килограммы. Плотность воды приближенно равна 1 кг/л.

Таким образом, масса воды \(m\) равна 3 кг (1 л = 1 кг).

Используем формулу:
\[Q = mc\Delta T\]
\[Q = 3\,кг \cdot 4186\,Дж/кг·°C \cdot (100°C - 0°C)\]
\[Q = 3\,кг \cdot 4186\,Дж/кг·°C \cdot 100°C\]
\[Q = 1 255 800\,Дж\]

Таким образом, для нагрева 3 л воды до точки кипения при 0 °C нам потребуется 1 255 800 Дж теплоты.

4. Чтобы превратить 3 л воды при 0 °C в кипящий пар, нам нужно учесть изменение агрегатного состояния вещества. Для этого нам потребуется использовать формулу теплоты фазового перехода, которая выглядит следующим образом: \(Q = mL\), где \(Q\) - количество теплоты, \(m\) - масса вещества, \(L\) - удельная теплота парообразования.

Переведем 3 л воды в массу, используя плотность воды: 1 л = 1 кг.

Теперь нам нужно узнать удельную теплоту парообразования \(L\). Удельная теплота парообразования воды при температуре 0 °C составляет 2260 кДж/кг.

Используем формулу:
\[Q = mL\]
\[Q = 3\,кг \cdot 2260\,кДж/кг\]
\[Q = 6780\,кДж\]

Таким образом, для превращения 3 л воды при 0 °C в кипящий пар нам потребуется 6780 кДж теплоты.