Сколько энергии необходимо затратить, чтобы лёд массой 100 грамм и начальной температурой -8°С, нагреть до 100 °С и превратить в пар? (Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг °С); Удельная теплоёмкость льда 2100 Дж/(кг °С); Удельная теплота плавления льда 330 кДж кг; удельная теплота парообразования воды равна 2258 кДж/кг).

Для решения этой задачи необходимо рассчитать энергию, необходимую для каждого этапа процесса: нагрева льда до температуры плавления, плавления льда, нагрева воды до температуры кипения и парообразования воды.

1. Нагрев льда от -8 °С до 0 °С:

   Масса льда: m = 100 г = 0.1 кг

   Удельная теплоемкость льда: c_л = 2100 Дж/(кг·°С)

   Изменение температуры: ΔT = 0 °С - (-8 °С) = 8 °С

   Энергия на нагрев льда: Q₁ = m * c_л * ΔT

   $$Q_1 = 0.1 \cdot 2100 \cdot 8 = 1680 \text{ Дж}$$

2. Плавление льда при 0 °С:

   Удельная теплота плавления льда: λ = 330 кДж/кг = 330000 Дж/кг

   Энергия на плавление льда: Q₂ = m * λ

   $$Q_2 = 0.1 \cdot 330000 = 33000 \text{ Дж}$$

3. Нагрев воды от 0 °С до 100 °С:

   Удельная теплоемкость воды: c_в = 4200 Дж/(кг·°С)

   Изменение температуры: ΔT = 100 °С - 0 °С = 100 °С

   Энергия на нагрев воды: Q₃ = m * c_в * ΔT

   $$Q_3 = 0.1 \cdot 4200 \cdot 100 = 42000 \text{ Дж}$$

4. Парообразование воды при 100 °С:

   Удельная теплота парообразования воды: L = 2258 кДж/кг = 2258000 Дж/кг

   Энергия на парообразование воды: Q₄ = m * L

   $$Q_4 = 0.1 \cdot 2258000 = 225800 \text{ Дж}$$

5. Общая энергия:

   Суммируем энергию на каждом этапе:

   $$Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4$$ $$Q = 1680 + 33000 + 42000 + 225800 = 302480 \text{ Дж}$$

Ответ: 302480 Дж