1. Сколько энергии потребуется для полного плавления и превращения в пар куска льда массой 2,5кг, взятого при -20°С? (удельная теплоемкость льда 2100Дж/кг°С, удельная теплота плавления льда 340кДж/кг, удельная теплота парообразования воды 23МДж/кг).

Решение:

Для решения этой задачи нам нужно рассчитать три составляющие:

1. Нагревание льда от -20°С до 0°С:

Q₁ = c * m * ΔT, где c — удельная теплоемкость льда, m — масса, ΔT — изменение температуры.

\[ Q_1 = 2100 \text{ Дж/(кг⋅°С)} \times 2.5 \text{ кг} \times (0 - (-20)) \text{ °С} = 2100 \times 2.5 \times 20 = 105000 \text{ Дж} = 105 \text{ кДж} \]

2. Плавление льда при 0°С:

Q₂ = λ * m, где λ — удельная теплота плавления льда.

\[ Q_2 = 340 \text{ кДж/кг} \times 2.5 \text{ кг} = 850 \text{ кДж} \]

3. Превращение воды в пар при 100°С:

Q₃ = L * m, где L — удельная теплота парообразования воды.

\[ Q_3 = 23 \text{ МДж/кг} \times 2.5 \text{ кг} = 57.5 \text{ МДж} = 57500 \text{ кДж} \]

Общая энергия (Q) — это сумма всех трёх этапов:

\[ Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 \]\[ Q = 105 \text{ кДж} + 850 \text{ кДж} + 57500 \text{ кДж} = 58455 \text{ кДж} \]

Ответ: 58455 кДж