Определите количество теплоты, необходимое для полного превращения в пар 2 кг льда, взятого при температуре 0°.

Дано:

• Масса льда: $m = 2$ кг.

• Начальная температура: $t_1 = 0^\circ C$.

• Температура кипения воды: $t_2 = 100^\circ C$.

Найти: $Q$ — количество теплоты, необходимое для полного превращения льда в пар.

Решение:

Для полного превращения льда при температуре $0^\circ C$ в водяной пар необходимо совершить три процесса:

1. Растопить лёд.

2. Нагреть полученную воду от $0^\circ C$ до $100^\circ C$.

3. Превратить воду при $100^\circ C$ в пар.

Поэтому общее количество теплоты равно сумме:

1. Количество теплоты для плавления льда:

где $\lambda=3{,}3\cdot10^5$ Дж/кг — удельная теплота плавления льда.

2. Количество теплоты для нагревания воды:

где $c=4200$ Дж/(кг·°C) — удельная теплоёмкость воды.

Подставим значения:

3. Количество теплоты для парообразования:

где $r=2{,}3\cdot10^6$ Дж/кг — удельная теплота парообразования воды.

4. Найдём общее количество теплоты:

Ответ:

Таким образом, для полного превращения 2 кг льда при температуре $0^\circ C$ в водяной пар при температуре $100^\circ C$ необходимо 6,1 МДж теплоты (при нормальном атмосферном давлении).