Oblicz energię potrzebną do przekształcenia lodu w parę

Jakie ciepło w dżulach jest potrzebne do przetworzenia 25 gramów lodu o temperaturze -10 ° C w parę o temperaturze 150 ° C?
Przydatna informacja:
ciepło topnienia wody = 334 J / g
ciepło parowania wody = 2257 J / g
ciepło właściwe lodu = 2,09 J / g · ° C
ciepło właściwe wody = 4,18 J / g · ° C
ciepło właściwe pary = 2,09 J / g · ° C
Rozwiązanie:
Całkowita wymagana energia to suma energii do podgrzania lodu o temperaturze od -10 ° C do 0 ° C, topiąc lód o temperaturze 0 ° C w 0 ° C wody, podgrzewanie wody do 100 ° C, konwersja wody 100 ° C na parę 100 ° C i podgrzewanie pary do 150 ° C. Aby uzyskać końcową wartość, najpierw obliczyć poszczególne wartości energii, a następnie dodać je.
Krok 1: Ciepło wymagane do podniesienia temperatury lodu z -10 ° C do 0 ° C Użyj wzoru
q = mcΔT
gdzie
q = energia cieplna
m = masa
c = ciepło właściwe
ΔT = zmiana temperatury
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
Ciepło potrzebne do podniesienia temperatury lodu z -10 ° C do 0 ° C = 522,5 J

Krok 2: Ciepło wymagane do przekształcenia lodu 0 ° C w wodę 0 ° C
Użyj wzoru na ciepło:
q = m · ΔH_fa
gdzie
q = energia cieplna
m = masa
ΔH_fa = ciepło fuzji
q = (25 g) x (334 J / g)
q = 8350 J
Ciepło potrzebne do przekształcenia lodu 0 ° C w wodę 0 ° C = 8350 J
Krok 3: Ciepło potrzebne do podniesienia temperatury 0 ° C wody do 100 ° C wody
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
Ciepło wymagane do podniesienia temperatury 0 ° C wody do 100 ° C wody = 10450 J
Krok 4: Ciepło potrzebne do przekształcenia wody o temperaturze 100 ° C w parę o temperaturze 100 ° C
q = m · ΔH_v
gdzie
q = energia cieplna
m = masa
ΔH_v = ciepło parowania
q = (25 g) x (2257 J / g)
q = 56425 J.
Ciepło wymagane do przekształcenia wody o temperaturze 100 ° C w parę o temperaturze 100 ° C = 56425
Krok 5: Ciepło potrzebne do przekształcenia pary 100 ° C w parę 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
Ciepło potrzebne do przekształcenia pary 100 ° C w parę 150 ° C = 2612,5
Krok 6: Znajdź całkowitą energię cieplną
Ciepło_Całkowity = Ciepło_{Krok 1} + Ciepło_{Krok 2} + Ciepło_{Krok 3} + Ciepło_{Krok 4} + Ciepło_{Krok 5}
Ciepło_Całkowity = 522,5 J + 8350 J + 10450 J + 56425 J + 2612,5 J
Ciepło_Całkowity = 78360 J.
Odpowiedź:
Ciepło potrzebne do przekształcenia 25 gramów lodu o temperaturze -10 ° C w parę o temperaturze 150 ° C wynosi 78360 J lub 78,36 kJ.