Какое количество теплоты необходимо для полного превращения в пар льда, имеющего массу 1, 6 кг и начальную температуру -20°С. Начертите график зависимости температуры.

Для решения данной задачи нам понадобится знание о теплоте соприкосновения (скрытой теплоте) и удельной теплоте плавления вещества.

1. Начнем с вычисления соприкосновения теплоты для нагревания льда до температуры плавления. Для этого воспользуемся формулой:

Q1 = m * c * Δt1,

где Q1 - теплота соприкосновения в Дж,
m - масса льда в кг (в данном случае 1,6 кг),
c - удельная теплоемкость льда (приблизительно 2090 Дж/кг·°C),
Δt1 - изменение температуры льда от -20°C до 0°C (равно 20°C).

Q1 = 1,6 кг * 2090 Дж/кг·°C * 20°C = 66 880 Дж.

Таким образом, для нагревания льда до температуры плавления нам понадобится 66 880 Дж теплоты.

2. Далее, чтобы превратить лед в жидкую воду, нам понадобится учесть удельную теплоту плавления:

Q2 = m * L,

где Q2 - теплота плавления в Дж,
m - масса льда в кг (1,6 кг),
L - удельная теплота плавления (приблизительно 334 000 Дж/кг).

Q2 = 1,6 кг * 334 000 Дж/кг = 534 400 Дж.

Таким образом, для превращения 1,6 кг льда в жидкую воду нам понадобится 534 400 Дж теплоты.

3. Наконец, чтобы превратить воду в пар, нам нужно еще учесть удельную теплоту парообразования:

Q3 = m * C,

где Q3 - теплота парообразования в Дж,
m - масса воды в кг (1,6 кг),
C - удельная теплота парообразования (приблизительно 2 257 000 Дж/кг).

Q3 = 1,6 кг * 2 257 000 Дж/кг = 3 611 200 Дж.

Таким образом, для превращения 1,6 кг воды в пар нам понадобится 3 611 200 Дж теплоты.

4. Чтобы построить график зависимости температуры, мы можем представить изначально, что лед находится при -20°C. Затем на графике проилюстрируем интенсивное нагревание льда до 0°C и поддержание его на этой температуре в процессе плавления. После этого проилюстрируем нагревание воды от 0°C до его кипения при 100°C. Затем на графике учитываем и учтем еще дополнительное нагревание воды, чтобы превратить ее в пар.