Ile ciepła należy dostarczyć do lodu o temperaturze -40 stopni Celcjusza o masie 0,5kg, aby zamienić go w wodę o temperaturze 20 stopni Celcjusza? Nie dochodzi do strat energii. Zapalniczka dostarcza strumień ciepła 30000 J na minutę. Ile czasu trzeba grzać ten lód, aby uzyskać o zadanej temperaturze?

Odpowiedź :

Odpowiedź:

Wyjaśnienie:

[tex]t_1=-40^0C[/tex]

[tex]m=0,5kg[/tex]

[tex]t_2=0^0C[/tex]

[tex]t_3=20^0C[/tex]

[tex]c_l=2100\frac{J}{kg*^0C}[/tex]

[tex]c_t=334000\frac{J}{kg}[/tex]

[tex]c_w=4200\frac{J}{kg*^0C}[/tex]

[tex]szukane:Q[/tex]

rozpisuję dokładnie zachodzące procesy aby zrozumieć rozwiązanie

Q₁= ogrzanie lodu do temp. topnienia

Q₂ = topnienie lodu

Q₃ = ogrzanie wody powstałej po stopieniu lodu do temp. 20⁰C

pobrana energia:

[tex]Q=Q_1+Q_2+Q_3[/tex]

[tex]Q_1=m*c_l*\Delta T_1[/tex]

[tex]Q_1=0,5kg*2100\frac{J}{kg*^0C}*[0^0C-(-40^0C)]=42000J=42kJ[/tex]

[tex]Q_2=m*c_t[/tex]

[tex]Q_2=0,5kg*334000\frac{J}{kg}=167000J=167kJ[/tex]

[tex]Q_3=0,5kg*4200\frac{J}{kg*^0C}*(20^0C-0^0C)=42000J=42kJ[/tex]

[tex]Q=42kJ+167kJ+42kJ=251kJ[/tex]

obl. czas ogrzewania zapalniczką ( układam proporcję)

[tex]30000J=30kJ[/tex]

...............

[tex]30kJ=1min[/tex]

[tex]251kJ=xmin[/tex]

[tex]x=\frac{251kJ*1min}{30kJ}\approx8,4min[/tex]