Номер 889, страница 96 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Тепловые явления. 35. Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение её при конденсации пара. Кипение. Удельная теплота парообразования и конденсации - номер 889, страница 96.

Решение.

Дано:

$m = 1$ кг
$t_1 = 0$ °C (начальная температура льда)
$t_2 = 100$ °C (конечная температура пара)
$\lambda = 3,3 \cdot 10^5$ Дж/кг (удельная теплота плавления льда)
$c = 4200$ Дж/(кг·°C) (удельная теплоёмкость воды)
$L = 2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг (удельная теплота парообразования воды)

Найти:

$Q_{общ}$

Решение:

Для того чтобы превратить 1 кг льда при 0 °C в пар при 100 °C, необходимо последовательно совершить три процесса, каждый из которых требует определённого количества теплоты.

1. Плавление льда. Сначала лёд при температуре плавления 0 °C должен полностью растаять и превратиться в воду при той же температуре. Количество теплоты $Q_1$, необходимое для этого, вычисляется по формуле:

$Q_1 = \lambda \cdot m$

Подставляем значения:

$Q_1 = 3,3 \cdot 10^5 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 1 \text{ кг} = 330000 \text{ Дж} = 330 \text{ кДж}$

2. Нагревание воды. Полученную воду необходимо нагреть от 0 °C до температуры кипения 100 °C. Количество теплоты $Q_2$, необходимое для этого, вычисляется по формуле:

$Q_2 = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

Подставляем значения:

$Q_2 = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 1 \text{ кг} \cdot (100 \text{ °C} - 0 \text{ °C}) = 4200 \cdot 100 \text{ Дж} = 420000 \text{ Дж} = 420 \text{ кДж}$

3. Парообразование воды. Воду при температуре кипения 100 °C необходимо полностью превратить в пар при той же температуре. Количество теплоты $Q_3$, необходимое для этого, вычисляется по формуле:

$Q_3 = L \cdot m$

Подставляем значения:

$Q_3 = 2,3 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 1 \text{ кг} = 2300000 \text{ Дж} = 2300 \text{ кДж}$

Общее количество теплоты. Искомое количество теплоты $Q_{общ}$ равно сумме количеств теплоты, затраченных на каждом этапе:

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2 + Q_3$

$Q_{общ} = 330 \text{ кДж} + 420 \text{ кДж} + 2300 \text{ кДж} = 3050 \text{ кДж}$

Результат можно также выразить в мегаджоулях (МДж):

$3050 \text{ кДж} = 3,05 \text{ МДж}$

Ответ: для превращения 1 кг льда при 0 °C в пар при 100 °C необходимо 3050 кДж (или 3,05 МДж) теплоты.