Скільки теплоти потрібно надати 5 кілограмам льоду, щоб його розплавити та нагріти отриману воду до 100 °C та випарити?

Чтобы решить эту задачу, нам потребуется использовать несколько физических формул. Давайте начнем с расчета количества теплоты, необходимого для розплавления льда.

1. Расплавление льда:
Плотность льда ${\rho }_{\text{л}}=920{\text{кг/м}}^3$ (плотность льда)
Удельная теплоемкость льда $c_{\text{л}}=2,09\text{кДж/(кг}\cdot \text{°C)}$ (удельная теплоемкость льда)
Температура плавления льда $T_{\text{п}}=0\text{°C}$
Масса льда $m=5\text{кг}$
Теплота, необходимая для расплавления льда, вычисляется с помощью формулы:
$$Q_1=m\cdot c_{\text{л}}\cdot (T_{\text{п}}-T_{\text{л}})$$
где $T_{\text{л}}$ - исходная температура льда (здесь она равна -20 °C, так как лед находится ниже точки плавления).

Подставляя значения в формулу, получим:
$$Q_1=5\cdot 2,09\cdot (0-(-20))$$

2. Нагревание полученной воды до 100 °C:
Удельная теплоемкость воды $c_{\text{в}}=4,18\text{кДж/(кг}\cdot \text{°C)}$ (удельная теплоемкость воды)
Начальная температура воды $T_{\text{в}}=T_{\text{п}}=0\text{°C}$
Конечная температура воды $T_{\text{к}}=100\text{°C}$
Теплота, необходимая для нагревания воды до 100 °C, вычисляется с помощью формулы:
$$Q_2=m\cdot c_{\text{в}}\cdot (T_{\text{к}}-T_{\text{в}})$$

Подставляя значения в формулу, получим:
$$Q_2=5\cdot 4,18\cdot (100-0)$$

3. Випаривание воды:
Удельная теплота парообразования $L=2260\text{кДж/кг}$ (удельная теплота парообразования)
Масса выпарившейся воды такая же, как масса исходного льда $m=5\text{кг}$
Теплота, необходимая для випаривания воды, вычисляется с помощью формулы:
$$Q_3=m\cdot L$$

Подставляя значения в формулу, получим:
$$Q_3=5\cdot 2260$$

4. Общее количество теплоты:
Общая теплота, необходимая для решения задачи, будет равна сумме теплоты для каждого этапа:
$$Q_{\text{общее}}=Q_1+Q_2+Q_3$$

Теперь давайте вычислим значения и выполним необходимые расчеты:

$$Q_1=5\cdot 2,09\cdot (0-(-20))$$

$$Q_2=5\cdot 4,18\cdot (100-0)$$

$$Q_3=5\cdot 2260$$

$$Q_{\text{общее}}=Q_1+Q_2+Q_3$$

Выполняя вычисления, получим окончательное значение общей теплоты.

Ответ будет представлять собой числовое значение теплоты в Дж или кДж.