Прежде чем ответить на вопросы‚ давайте разберемся с основными концепциями.1. Удельная теплота парообразования (латентная теплота плавления)⁚ это количество теплоты‚ необходимое для изменения агрегатного состояния вещества без изменения его температуры. Для воды это значение составляет 334‚5 кДж/кг при температуре 100°C.
2. Удельная теплоемкость воды⁚ это количество теплоты‚ необходимое для нагрева единицы массы воды на единицу температуры. Для воды это значение составляет около 4‚18 кДж/кг°C.
Теперь перейдем к решению задачи.а) Количество теплоты‚ необходимое для нагревания воды⁚
Дано⁚
Масса воды⁚ 15 кг
Начальная температура⁚ 0°C
Конечная температура⁚ 80°C
Поскольку вода находится в тепловом равновесии‚ необходимо нагреть ее от 0°C до 80°C. Используем формулу⁚
Q м x c x ΔT‚
где Q — количество теплоты‚ м — масса воды‚ c ⎻ удельная теплоемкость воды‚ ΔT — изменение температуры.
Q 15 кг x 4‚18 кДж/кг°C x (80°C ⎻ 0°C) 4980 кДж.Ответ⁚ Для нагревания воды необходимо 4980 кДж теплоты.б) Количество теплоты‚ необходимое для плавления льда и нагревания образовавшейся из него воды⁚
Дано⁚
Масса льда⁚ 5 кг
Сначала мы должны потратить теплоту‚ чтобы плавить лед. Для этого используем формулу⁚
Q м x Лед x Лед‚
где Q ⎻ количество теплоты‚ м — масса льда‚ Лед ⎻ удельная теплота плавления льда.Q 5 кг x 334‚5 кДж/кг 1672‚5 кДж.Затем мы должны нагреть образовавшуюся из льда воду от 0°C до 80°C. Используем ранее использованную формулу⁚
Q м x c x ΔT.Q 5 кг x 4‚18 кДж/кг°C x (80°C — 0°C) 1670 кДж.Общее количество теплоты‚ необходимое для плавления льда и нагревания образовавшейся из него воды‚ равно сумме этих значений⁚
1672‚5 кДж 1670 кДж 3332‚5 кДж.Ответ⁚ Для плавления льда и нагревания образовавшейся из него воды необходимо 3332‚5 кДж теплоты.в) Необходимая масса водяного пара⁚
Дано⁚
Температура пара⁚ 100°C
Мы знаем‚ что теплота‚ выделившаяся при конденсации водяного пара при температуре 100°C‚ равна 334‚5 кДж/кг. Но нам необходимо найти массу пара.Мы можем использовать следующую формулу⁚
Q м x Лед x Лед‚
где Q — количество теплоты‚ м — масса водяного пара‚ Лед ⎻ удельная теплота парообразования воды.
334‚5 кДж/кг м x 334‚5 кДж/кг.
m 1 кг.
Ответ⁚ Необходимая масса водяного пара составляет 1 кг.