Скільки теплоти потрібно, щоб перетворити 2 кг льоду при 0 градусів на воду при 30 градусах?

Для решения этой задачи нам понадобятся знания о теплоте плавления и теплоте нагревания вещества. Давайте разберемся пошагово.

1. Начнем с теплоты плавления. Теплота плавления - это количество теплоты, которое нужно добавить к одной единице массы вещества, чтобы превратить его из твердого состояния в жидкое состояние при постоянной температуре. Для воды значение теплоты плавления составляет 333,5 кДж/кг (килоджоули на килограмм).

2. Зная, что у нас есть 2 кг льда, нам нужно умножить массу на значение теплоты плавления, чтобы определить сколько теплоты требуется, чтобы превратить этот лед в воду. Итак, теплота плавления для 2 кг льда составит:

Теплота плавления = масса × теплота плавления
Теплота плавления = 2 кг × 333,5 кДж/кг
Теплота плавления = 667 кДж

3. Теперь нам нужно учесть теплоту нагревания. Теплота нагревания - это количество теплоты, которое нужно добавить к одной единице массы вещества, чтобы повысить его температуру на определенную величину. Для воды значение теплоты нагревания составляет около 4,18 кДж/кг·°C (килоджоули на килограмм-градус Цельсия).

4. Мы должны учесть разницу в температуре между исходным состоянием льда (0 градусов) и желаемым состоянием воды (30 градусов). Разница в температуре составляет 30 - 0 = 30 градусов.

5. Чтобы определить сколько теплоты требуется, чтобы нагреть эту воду от 0 градусов до 30 градусов, мы должны умножить массу на значение теплоты нагревания и разницу в температуре, как показано ниже:

Теплота нагревания = масса × теплота нагревания × разница в температуре
Теплота нагревания = 2 кг × 4,18 кДж/кг·°C × 30 градусов
Теплота нагревания = 251,4 кДж

6. Чтобы получить общую теплоту, нужную для превращения 2 кг льда при 0 градусах в воду при 30 градусах, мы просто складываем значения для теплоты плавления и теплоты нагревания:

Общая теплота = Теплота плавления + Теплота нагревания
Общая теплота = 667 кДж + 251,4 кДж
Общая теплота = 918,4 кДж

Таким образом, для перевода 2 кг льда при 0 градусах в воду при 30 градусах нам понадобится 918,4 кДж теплоты.