Сколько водорода потребуется чтобы превратить в пар 400 г льда при температуре - 15

Чтобы превратить в пар m = 400 г = 0,4 кг льда при температуре tо = - 15ºС, потребуется энергия: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4, где Q1 - количество теплоты, необходимое для нагревания льда до температуры плавления t = 0ºС, Q2 - количество теплоты, необходимое для плавления льда, Q3 - количество теплоты, необходимое для нагревание воды до температуры кипения t = 100ºС, Q4 - количество теплоты, необходимое для испарения воды.

1). Нагревание льда до температуры плавления t = 0ºС, количество теплоты Q1 = m • c • Δt = 12600 Дж, где удельная теплоёмкость льда с = 2100 Дж / (кг • град), изменение температуры Δt = 0ºС - ( - 15ºС) = 15 ºС.

2). Плавление льда. Q2 = λ • m = 136000 Дж, где λ = 0,34 МДж/кг = 340000 Дж/кг - удельная теплота плавления льда.

3). Нагревание воды до температуры кипения t = 100ºС. Q3 = m • c • Δt = 168000 Дж, где удельная теплоёмкость воды с = 4200 Дж / (кг • град), изменение температуры Δt = 100ºС - 0ºС = 100ºС.

4). Испарение воды Q4 = r • m = 920000 Дж, где r = 2,3 МДж/кг = 2300000 МДж/кг - удельная теплота парообразования. Итого: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 1236,6 кДж

5). Чтобы рассчитать, сколько для этого потребуется сжечь водорода, воспользуемся формулой Q = q • m, где удельная теплота сгорания топлива q = 120 МДж/кг. Тогда m = Q : q = 1236600 : 120000000 = 0,0103 кг. Ответ: водорода потребуется 10,3 г.