Question

Ile ciepła należy dostarczyć bryłce lodu o masie 2,5 kg i temperaturze -20°C, aby przeprowadzić ją całkowicie w parę wodną o temperaturze 100°C?

Answer 1

Ile ciepła należy dostarczyć bryłce lodu o masie 2,5 kg i temperaturze -20°C, aby przeprowadzić ją całkowicie w parę wodną o temperaturze 100°C?


Najpierw musimy dostarczyć ciepło, by ogrzać lód do temperatury 0°C, czyli o 20 K. Skorzystamy z przekształconego wzoru na ciepło właściwe:

Q = m*cw*Δt

gdzie:
Q - ciepło
m - masa
cw - ciepło właściwe
Δt - zmiana temperatury

dla danych:
m = 2,5 kg
cw = 2100 J/kgK (ciepło właściwe lodu)
Δt = 20 K

mamy:

Q₁ = 105 000 J

Następnie lód trzeba stopić. Tym razem skorzystamy ze wzoru na ciepło topnienia:

Q = m * q

gdzie:
Q - ciepło
m - masa
q - ciepło topnienia

dla danych:
m = 2,5 kg
q = 333 700 J/kg

mamy:

Q₂ = 834 250 J

Teraz otrzymaną wodę trzeba podgrzać o 100 K. I znowu wzór na ciepło właściwe i dane

m = 2,5 kg
cw = 4190 J/kgK
Δt = 100 K

Q₃ = 1 047 500 J

I na zakończenie wodę trzeba odparować (wzór analogiczny, jak przy cieple topnienia). Mając dane:

m = 2,5 kg
q = 2 257 000 J/kg

dostajemy:

Q₄ = 4 514 000 J

Razem potrzebne ciepło:

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄

Q = 6 500 750 J = 6 500,75 kJ