Question

На сколько увеличится внутренняя энергия 1 кг льда, взятого при температуре 0 °С, при его превращении в воду, имеющую температуру 20 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

Accepted Answer

Ответ: на 414 000 Дж (или 414 кДж).

Для решения этой задачи нужно учесть два процесса: плавление льда и нагрев получившейся воды.

Дано:
$m = 1 	ext{ кг}$
$t_1 = 0 ^\circ	ext{C}$
$t_2 = 20 ^\circ	ext{C}$
$\lambda = 330\,000 	ext{ Дж/кг}$ (удельная теплота плавления льда)
$c = 4200 	ext{ Дж/(кг}\cdot^\circ	ext{C)}$ (удельная теплоемкость воды)

Найти:
$\Delta U - ?$

Решение:
Изменение внутренней энергии равно количеству теплоты, которое получил лед: $\Delta U = Q_{	ext{общ}}$.

1. Находим энергию, необходимую для плавления льда:
$Q_1 = \lambda \cdot m = 330\,000 	ext{ Дж/кг} \cdot 1 	ext{ кг} = 330\,000 	ext{ Дж}$

2. Находим энергию, необходимую для нагрева воды от $0 ^\circ	ext{C}$ до $20 ^\circ	ext{C}$:
$Q_2 = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1) = 4200 	ext{ Дж/(кг}\cdot^\circ	ext{C)} \cdot 1 	ext{ кг} \cdot (20 ^\circ	ext{C} - 0 ^\circ	ext{C}) = 4200 \cdot 20 = 84\,000 	ext{ Дж}$

3. Общее изменение внутренней энергии:
$\Delta U = Q_1 + Q_2 = 330\,000 	ext{ Дж} + 84\,000 	ext{ Дж} = 414\,000 	ext{ Дж} = 414 	ext{ кДж}$.

Ответ ассистента

Другие решения