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: $Q=mc\mathrm{\Delta }T$, где $Q$ - количество теплоты, $m$ - масса вещества, $c$ - удельная теплоемкость этого вещества, $\mathrm{\Delta }T$ - 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:
$$Q=(0.4\cdot mc\mathrm{\Delta }T)$$
$$Q=(0.4\cdot 3кг\cdot 2090Дж/кг·°C\cdot (0°C-(-10°C)))$$
$$Q=0.4\cdot 3кг\cdot 2090Дж/кг·°C\cdot 10°C$$
$$Q=0.4\cdot 3кг\cdot 2090Дж/кг·°C\cdot 10$$
$$Q=0.4\cdot 3кг\cdot 20900Дж/кг$$
$$Q=25080Дж$$

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 $Q=mc\mathrm{\Delta }T$.

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:
$$Q=mc\mathrm{\Delta }T$$
$$Q=3кг\cdot 2090Дж/кг·°C\cdot (0°C-(-0°C))$$
$$Q=3кг\cdot 2090Дж/кг·°C\cdot 0°C$$
$$Q=0Дж$$

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:
$$Q=mc\mathrm{\Delta }T$$
$$Q=3кг\cdot 4186Дж/кг·°C\cdot (100°C-0°C)$$
$$Q=3кг\cdot 4186Дж/кг·°C\cdot 100°C$$
$$Q=1255800Дж$$

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:
$$Q=mL$$
$$Q=3кг\cdot 2260кДж/кг$$
$$Q=6780кДж$$

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