Вариант 2. 1. Найти количество теплоты, необходимое для превращения в пар 200 г воды, взятой при температуре кипения. Удельная теплота парообразования воды 2,3·10⁶ Дж/кг. 2. Найти количество теплоты, необходимое для плавления льда массой 400 г, взятого при −20 °C. Удельная теплота плавления льда 3,4·10⁵ Дж/кг, удельная теплоёмкость льда 2100 Дж/(кг·°C). 3. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании пороха массой 2,5 т вместе с торфом массой 0,05 т и каменным углём массой 15 т? Удельная теплота сгорания: порох 3,8·10⁶ Дж/кг; торф 14,5·10⁶ Дж/кг; каменный уголь 29·10⁶ Дж/кг. 4. На сколько больше теплоты выделится при полном сгорании бензина массой 4 кг, чем при сгорании сухих берёзовых дров той же массы? Удельная теплота сгорания: бензин 46·10⁶ Дж/кг; дрова 10·10⁶ Дж/кг. 5. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для превращения 20 кг льда при −4 °C в воду при 100 °C. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C), удельная теплота плавления льда 3,4·10⁵ Дж/кг. Нижняя часть условия обрезана; для льда используем стандартное значение удельной теплоёмкости 2100 Дж/(кг·°C).

Question

Вопрос:

Accepted Answer

200 г = 0,2 кг. Вода уже при температуре кипения, поэтому требуется только теплота парообразования:
Q = Lm = 2,3·10⁶ · 0,2 = 4,6·10⁵ Дж.
Сначала нагреваем лёд от −20 °C до 0 °C, затем плавим его.
Q₁ = cmΔt = 2100 · 0,4 · 20 = 16 800 Дж.
Q₂ = λm = 3,4·10⁵ · 0,4 = 136 000 Дж.
Q = Q₁ + Q₂ = 152 800 Дж.
Переведём тонны в килограммы: 2,5 т = 2500 кг; 0,05 т = 50 кг; 15 т = 15 000 кг.
Q = 3,8·10⁶ · 2500 + 14,5·10⁶ · 50 + 29·10⁶ · 15 000.
Q = 9,5·10⁹ + 0,725·10⁹ + 435·10⁹ = 445,225·10⁹ Дж.
Искомая разность теплот сгорания:
ΔQ = (46·10⁶ − 10·10⁶) · 4 = 144·10⁶ Дж.
Лёд нужно нагреть до 0 °C, расплавить, а затем нагреть воду до 100 °C. Используем стандартное значение удельной теплоёмкости льда 2100 Дж/(кг·°C), поскольку соответствующая строка на фото обрезана.
Q₁ = 2100 · 20 · 4 = 168 000 Дж.
Q₂ = 3,4·10⁵ · 20 = 6 800 000 Дж.
Q₃ = 4200 · 20 · 100 = 8 400 000 Дж.
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ = 15 368 000 Дж.

Ответ: 1) 4,6·10⁵ Дж; 2) 152 800 Дж; 3) 4,45225·10¹¹ Дж; 4) на 1,44·10⁸ Дж; 5) 1,5368·10⁷ Дж (при удельной теплоёмкости льда 2100 Дж/(кг·°C)).