Сколько теплоты потребуется для изменения состояния 100 г льда с температурой -20 °C до воды при температуре

Для решения данной задачи нам понадобятся следующие шаги:

1. Определение количества теплоты для нагревания льда от -20 °C до 0 °C.
2. Определение количества теплоты для плавления льда.
3. Определение количества теплоты для нагревания полученной воды от 0 °C до 5 °C.
4. Сложение полученных значений для нахождения общего количества теплоты.

Теперь давайте приступим к решению.

1. Определение количества теплоты для нагревания льда от -20 °C до 0 °C:

Для этого нам понадобится знать массу льда. По условию задачи масса льда составляет 100 г. Используем формулу:

$Q_1=m\cdot c_{\text{льда}}\cdot \mathrm{\Delta }T$,

где $Q_1$ - количество теплоты, $m$ - масса льда, $c_{\text{льда}}$ - удельная теплоемкость льда, $\mathrm{\Delta }T$ - изменение температуры.

Подставляем известные значения:

$Q_1=100\text{г}\cdot 2100\text{Дж/(кг}\cdot {}^{\circ }\text{C)}\cdot (0{}^{\circ }\text{C}-(-20{}^{\circ }\text{C}))$.

Выполняем вычисления:

$Q_1=100\text{г}\cdot 2100\text{Дж/(кг}\cdot {}^{\circ }\text{C)}\cdot 20{}^{\circ }\text{C}$.

$Q_1=420000\text{Дж}$.

Таким образом, для нагревания льда от -20 °C до 0 °C потребуется 420000 Дж теплоты.

2. Определение количества теплоты для плавления льда:

Для этого нам понадобится знать массу льда и удельную теплоту плавления льда. Мы уже знаем массу льда (100 г) и удельную теплоту плавления льда (340 кДж/кг). Используем формулу:

$Q_2=m\cdot L$,

где $Q_2$ - количество теплоты, $m$ - масса льда, $L$ - удельная теплота плавления льда.

Подставляем известные значения:

$Q_2=100\text{г}\cdot 340\text{кДж/кг}$.

Выполняем преобразование единиц:

$Q_2=100\text{г}\cdot 340000\text{Дж/кг}$.

$Q_2=34000000\text{Дж}$.

Таким образом, для плавления льда потребуется 34000000 Дж теплоты.

3. Определение количества теплоты для нагревания полученной воды от 0 °C до 5 °C:

Для этого нам понадобится знать массу полученной воды. Из условия задачи известно, что изначально у нас был лед массой 100 г, который полностью плавится. Следовательно, полученная вода также будет иметь массу 100 г. Используем формулу:

$Q_3=m\cdot c_{\text{воды}}\cdot \mathrm{\Delta }T$,

где $Q_3$ - количество теплоты, $m$ - масса воды, $c_{\text{воды}}$ - удельная теплоемкость воды, $\mathrm{\Delta }T$ - изменение температуры.

Подставляем известные значения:

$Q_3=100\text{г}\cdot 4200\text{Дж/(кг}\cdot {}^{\circ }\text{C)}\cdot (5{}^{\circ }\text{C}-0{}^{\circ }\text{C})$.

Выполняем вычисления:

$Q_3=100\text{г}\cdot 4200\text{Дж/(кг}\cdot {}^{\circ }\text{C)}\cdot 5{}^{\circ }\text{C}$.

$Q_3=210000\text{Дж}$.

Таким образом, для нагревания полученной воды от 0 °C до 5 °C потребуется 210000 Дж теплоты.

4. Вычисление общего количества теплоты:

Теперь сложим полученные значения теплоты:

$Q_{\text{общ}}=Q_1+Q_2+Q_3$.

Подставляем значения:

$Q_{\text{общ}}=420000\text{Дж}+34000000\text{Дж}+210000\text{Дж}$.

Выполняем вычисления:

$Q_{\text{общ}}=34520000\text{Дж}$.

Таким образом, для изменения состояния 100 г льда с температурой -20 °C до воды при температуре 5 °C потребуется 34520000 Дж теплоты.

Пожалуйста, обратите внимание, что все ответы даны в единицах Дж (джоуле).