Номер 2, страница 79 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Дано:

масса льда, $m = 2$ кг

начальная температура льда, $t_1 = -25$ °С

температура плавления льда, $t_{пл} = 0$ °С

температура кипения воды, $t_{кип} = 100$ °С

удельная теплоемкость льда, $c_л = 2100$ Дж/(кг·°С)

удельная теплоемкость воды, $c_в = 4200$ Дж/(кг·°С)

удельная теплота плавления льда, $\lambda = 3,3 \cdot 10^5$ Дж/кг

удельная теплота парообразования воды, $L = 2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг

Найти:

Общее количество теплоты, $Q_{общ}$

Решение:

Для того чтобы превратить лед, взятый при температуре -25 °С, в пар, необходимо последовательно совершить четыре процесса: нагреть лед до температуры плавления, расплавить его, нагреть получившуюся воду до температуры кипения и, наконец, испарить воду. Общее количество теплоты будет равно сумме теплоты, необходимой для каждого из этих процессов.

1. Количество теплоты, необходимое для нагревания льда от -25 °С до 0 °С ($Q_1$):

$Q_1 = c_л \cdot m \cdot (t_{пл} - t_1)$

$Q_1 = 2100 \, \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot 2 \, кг \cdot (0°С - (-25°С)) = 2100 \cdot 2 \cdot 25 = 105000$ Дж.

2. Количество теплоты, необходимое для плавления льда при 0 °С ($Q_2$):

$Q_2 = \lambda \cdot m$

$Q_2 = 3,3 \cdot 10^5 \, \frac{Дж}{кг} \cdot 2 \, кг = 660000$ Дж.

3. Количество теплоты, необходимое для нагревания воды от 0 °С до 100 °С ($Q_3$):

$Q_3 = c_в \cdot m \cdot (t_{кип} - t_{пл})$

$Q_3 = 4200 \, \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot 2 \, кг \cdot (100°С - 0°С) = 4200 \cdot 2 \cdot 100 = 840000$ Дж.

4. Количество теплоты, необходимое для полного испарения воды при 100 °С ($Q_4$):

$Q_4 = L \cdot m$

$Q_4 = 2,3 \cdot 10^6 \, \frac{Дж}{кг} \cdot 2 \, кг = 4600000$ Дж.

5. Общее количество теплоты ($Q_{общ}$) равно сумме теплоты на всех этапах:

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4$

$Q_{общ} = 105000 \, Дж + 660000 \, Дж + 840000 \, Дж + 4600000 \, Дж = 6205000$ Дж.

Результат можно выразить в мегаджоулях (МДж):

$6205000 \, Дж = 6,205 \, МДж$.

Ответ: необходимо сообщить $6205000$ Дж (или $6,205$ МДж) теплоты.