Сколько теплоты нужно для того, чтобы привести 4-килограммовый кусок льда с температурой 0 °C кипения при 100

Для того чтобы решить эту задачу, нам понадобится знать некоторые параметры и формулы, связанные с изменением теплоты вещества.

1. Сначала нам нужно выяснить, сколько теплоты потребуется, чтобы нагреть лед от температуры 0 °C до его плавления при 0 °C. Для этого мы используем формулу:

$Q_1=m\cdot c\cdot \mathrm{\Delta }{T}_1$

где $Q_1$ - теплота, $m$ - масса льда (4 кг), $c$ - удельная теплоемкость льда (2,09 Дж/(г °C)), $\mathrm{\Delta }{T}_1$ - изменение температуры. В данном случае $\mathrm{\Delta }{T}_1$ будет равно 0 °C - (-10 °C) = 10 °C. Подставив все значения в формулу, получим:

$Q_1=4кг\cdot 2,09Дж/(г°C)\cdot 10°C=83,6кДж$

Таким образом, нам потребуется 83,6 кДж теплоты, чтобы нагреть лед от -10 °C до его плавления при 0 °C.

2. Затем мы должны учесть теплоту, потраченную на плавление льда. Для этого мы используем следующую формулу:

$Q_2=m\cdot L_f$

где $Q_2$ - теплота, $m$ - масса льда (4 кг), $L_f$ - теплота плавления льда (334 Дж/г). Подставив значения, получим:

$Q_2=4кг\cdot 334Дж/г=1336кДж$

Таким образом, нам потребуется 1336 кДж теплоты, чтобы преобразовать лед в воду.

3. Наконец, нам нужно учесть теплоту, потраченную на нагревание воды до ее кипения. Для этого мы используем формулу:

$Q_3=m\cdot c\cdot \mathrm{\Delta }{T}_2$

где $Q_3$ - теплота, $m$ - масса воды (4 кг), $c$ - удельная теплоемкость воды (4,18 Дж/(г °C)), $\mathrm{\Delta }{T}_2$ - изменение температуры. В данном случае $\mathrm{\Delta }{T}_2$ будет равно 100 °C - 0 °C = 100 °C. Подставив значения в формулу, получим:

$Q_3=4кг\cdot 4,18Дж/(г°C)\cdot 100°C=1672кДж$

Таким образом, нам потребуется 1672 кДж теплоты, чтобы нагреть воду от 0 °C до ее кипения при 100 °C.

4. Итак, общая теплота, необходимая для приведения 4-килограммового льда с температурой 0 °C кипения при 100 °C, будет равна сумме всех трех теплот:

$Q_{\text{общ}}=Q_1+Q_2+Q_3=83,6кДж+1336кДж+1672кДж=3091,6кДж$

Таким образом, нам потребуется 3091,6 кДж теплоты, чтобы привести лед кипеткущей водой.