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:

\(Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T_1\)

где \(Q_1\) - теплота, \(m\) - масса льда (4 кг), \(c\) - удельная теплоемкость льда (2,09 Дж/(г °C)), \(\Delta T_1\) - изменение температуры. В данном случае \(\Delta T_1\) будет равно 0 °C - (-10 °C) = 10 °C. Подставив все значения в формулу, получим:

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

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:

\(Q_2 = 4 кг \cdot 334 Дж/г = 1336 кДж\)

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:

\(Q_3 = m \cdot c \cdot \Delta T_2\)

где \(Q_3\) - теплота, \(m\) - масса воды (4 кг), \(c\) - удельная теплоемкость воды (4,18 Дж/(г °C)), \(\Delta T_2\) - изменение температуры. В данном случае \(\Delta T_2\) будет равно 100 °C - 0 °C = 100 °C. Подставив значения в формулу, получим:

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

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:

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

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