3. Сколько тепла надо отнять от 10 кг водяного пара, чтобы получить лёд с температурой 0 °C?

Дано: масса водяного пара — 10 кг; конечное состояние — лёд при 0 °C. Считаем, что пар изначально имеет температуру кипения 100 °C. Используем значения: удельная теплота парообразования воды — 2 300 000 Дж/кг, удельная теплоёмкость воды — 4200 Дж/(кг·°C), удельная теплота плавления льда — 340 000 Дж/кг.

1. При конденсации пара отводится теплота: \(Q_1=Lm=2300000\cdot10=23000000\) Дж.

2. Образовавшуюся воду охлаждаем от 100 °C до 0 °C: \(Q_2=cm\Delta t=4200\cdot10\cdot100=4200000\) Дж.

3. Замораживаем воду при 0 °C: \(Q_3=\lambda m=340000\cdot10=3400000\) Дж.

4. Общее количество отведённой теплоты: \(Q=Q_1+Q_2+Q_3=23000000+4200000+3400000=30600000\) Дж = 30,6 МДж.

Ответ: нужно отнять 30,6 МДж теплоты.