Calculați energia necesară pentru a transforma gheața în abur

Care este căldura necesară în Joules pentru a converti 25 de grame de -10 ° C gheață în 150 ° C abur?
Informatii utile:
căldură de fuziune a apei = 334 J / g
căldura de vaporizare a apei = 2257 J / g
căldură specifică de gheață = 2,09 J / g · ° C
căldură specifică a apei = 4,18 J / g · ° C
căldură specifică a aburului = 2,09 J / g · ° C
Soluţie:
Energia totală necesară este suma energiei pentru încălzirea gheții de -10 ° C până la 0 ° C, topind gheața de 0 ° C în Apa 0 ° C, încălzirea apei la 100 ° C, transformarea apei de 100 ° C în aburul de 100 ° C și încălzirea aburului la 150 ° C. Pentru a obține valoarea finală, calculați mai întâi valorile energetice individuale și apoi adăugați-le.
Pasul 1: Căldura necesară pentru a crește temperatura gheții de la -10 ° C la 0 ° C Utilizați formula
q = mcΔT
Unde
q = energie termică
m = masa
c = căldura specifică
ΔT = schimbarea temperaturii
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) [(0 ° C - -10 ° C)]
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) x (10 ° C)
q = 522,5 J
Căldura necesară pentru a crește temperatura gheții de la -10 ° C la 0 ° C = 522,5 J

Pasul 2: Căldura necesară pentru a transforma 0 ° C gheață în 0 ° C apă
Folosiți formula pentru căldură:
q = m · ΔH_f
Unde
q = energie termică
m = masa
AH_f = căldură de fuziune
q = (25 g) x (334 J / g)
q = 8350 J
Căldura necesară pentru a transforma 0 ° C gheață în 0 ° C apă = 8350 J
Pasul 3: Căldura necesară pentru a ridica temperatura de 0 ° C apă la 100 ° C apă
q = mcΔT
q = (25 g) x (4,18 J / g · ° C) [(100 ° C - 0 ° C)]
q = (25 g) x (4,18 J / g · ° C) x (100 ° C)
q = 10450 J
Căldura necesară pentru a crește temperatura de 0 ° C apă la 100 ° C apă = 10450 J
Pasul 4: Căldură necesară pentru a transforma 100 ° C apă în 100 ° C abur
q = m · ΔH_v
Unde
q = energie termică
m = masa
AH_v = căldură de vaporizare
q = (25 g) x (2257 J / g)
q = 56425 J
Căldură necesară pentru a converti 100 ° C apă în 100 ° C abur = 56425
Pasul 5: Căldura necesară pentru a converti aburul de 100 ° C la aburul de 150 ° C
q = mcΔT
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) [(150 ° C - 100 ° C)]
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) x (50 ° C)
q = 2612,5 J
Căldura necesară pentru transformarea aburului de 100 ° C în aburul de 150 ° C = 2612,5
Pasul 6: Găsiți energie termică totală
Căldură_Total = Căldură_{Pasul 1} + Căldură_{Pasul 2} + Căldură_{Pasul 3} + Căldură_{Pasul 4} + Căldură_{Pasul 5}
Căldură_Total = 522,5 J + 8350 J + 10450 J + 56425 J + 2612,5 J
Căldură_Total = 78360 J
Răspuns:
Căldura necesară pentru a converti 25 de grame de -10 ° C gheață în abur de 150 ° C este 78360 J sau 78,36 kJ.