Рассчитайте расход энергии на процессы, соответствующие участкам ab, bc и cd графика, приняв массу льда m равной 0,1 кг. Справочные данные: Удельная теплота плавления льда $$\lambda = 3,4 \cdot 10^5$$ Дж/кг Удельная теплота парообразования воды $$L = 2,3 \cdot 10^6$$ Дж/кг Удельная теплоемкость воды $$c = 4,2 \cdot 10^3$$ Дж/(кг $$\cdot$$ °С) Удельная теплоемкость льда $$c = 2,1 \cdot 10^3$$ Дж/(кг $$\cdot$$ °С)

Для решения этой задачи нам потребуется рассчитать количество теплоты, необходимое для каждого этапа процесса, а затем сложить результаты.

1. Участок ab (нагрев льда от -25°C до 0°C):

На этом участке происходит нагревание льда. Количество теплоты рассчитывается по формуле:

$$Q = mc\Delta T$$

где:

• $$m$$ - масса льда (0,1 кг)
• $$c$$ - удельная теплоемкость льда ($$2,1 \cdot 10^3$$ Дж/(кг $$\cdot$$ °С))
• $$\Delta T$$ - изменение температуры (0°C - (-25°C) = 25°C)

Подставляем значения:

$$Q_{ab} = 0.1 \cdot 2.1 \cdot 10^3 \cdot 25 = 5250 \text{ Дж}$$

2. Участок bc (плавление льда при 0°C):

На этом участке происходит плавление льда. Количество теплоты рассчитывается по формуле:

$$Q = m\lambda$$

где:

• $$m$$ - масса льда (0,1 кг)
• $$\lambda$$ - удельная теплота плавления льда ($$3,4 \cdot 10^5$$ Дж/кг)

Подставляем значения:

$$Q_{bc} = 0.1 \cdot 3.4 \cdot 10^5 = 34000 \text{ Дж}$$

3. Участок cd (нагрев воды от 0°C до 100°C):

На этом участке происходит нагревание воды. Количество теплоты рассчитывается по формуле:

$$Q = mc\Delta T$$

где:

• $$m$$ - масса воды (0,1 кг)
• $$c$$ - удельная теплоемкость воды ($$4,2 \cdot 10^3$$ Дж/(кг $$\cdot$$ °С))
• $$\Delta T$$ - изменение температуры (100°C - 0°C = 100°C)

Подставляем значения:

$$Q_{cd} = 0.1 \cdot 4.2 \cdot 10^3 \cdot 100 = 42000 \text{ Дж}$$

Теперь сложим все значения, чтобы найти общий расход энергии:

$$Q_{общий} = Q_{ab} + Q_{bc} + Q_{cd} = 5250 + 34000 + 42000 = 81250 \text{ Дж}$$

Ответ: 81250 Дж