Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 2 кг, имеющего температуру -10°C, получить пар с температурой 100°C?

Чтобы найти количество теплоты, необходимое для превращения льда массой 2 кг при температуре -10°C в пар при температуре 100°C, нужно рассчитать несколько этапов:

1. Нагрев льда от -10°C до 0°C:
   Для этого используем формулу:
   $Q_1 = m \cdot c_{\text{лед}} \cdot \Delta T$
   где:

   • $m = 2 \, \text{кг}$ — масса льда,

   • $c_{\text{лед}} = 2100 \, \text{Дж/(кг·°C)}$ — удельная теплоёмкость льда,

   • $\Delta T = 0°C - (-10°C) = 10°C$ — изменение температуры.

   Подставляем:
   $Q_1 = 2 \cdot 2100 \cdot 10 = 42000 \, \text{Дж}$

2. Плавление льда при 0°C:
   Для плавления льда нужно использовать теплоту плавления:
   $Q_2 = m \cdot L_{\text{плав}}$
   где:

   • $L_{\text{плав}} = 334000 \, \text{Дж/кг}$ — удельная теплота плавления льда.

   Подставляем:
   $Q_2 = 2 \cdot 334000 = 668000 \, \text{Дж}$

3. Нагрев воды от 0°C до 100°C:
   Для этого используем формулу:
   $Q_3 = m \cdot c_{\text{вода}} \cdot \Delta T$
   где:

   • $c_{\text{вода}} = 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)}$ — удельная теплоёмкость воды,

   • $\Delta T = 100°C - 0°C = 100°C$ — изменение температуры.

   Подставляем:
   $Q_3 = 2 \cdot 4200 \cdot 100 = 840000 \, \text{Дж}$

4. Испарение воды при 100°C:
   Для испарения воды используется теплоту парообразования:
   $Q_4 = m \cdot L_{\text{исп}}$
   где:

   • $L_{\text{исп}} = 2260000 \, \text{Дж/кг}$ — удельная теплота парообразования воды.

   Подставляем:
   $Q_4 = 2 \cdot 2260000 = 4520000 \, \text{Дж}$

Теперь суммируем все найденные количества теплоты:

Итак, для того чтобы из льда массой 2 кг, имеющего температуру -10°C, получить пар с температурой 100°C, необходимо 5724000 Дж энергии.