1) Какая масса воды должна быть зачерпнута из проруби туристу-лыжнику?
2) Какое количество теплоты необходимо было потратить, чтобы превратить снег в котелке в воду?
3) На какую величину изменится объем вещества после превращения снега в котелке в воду?
Пошаговый ответ:
Сначала мы вычислим объем снега, который нужно зачерпнуть. Для этого умножим объем проруби на плотность снега. Плотность снега составляет примерно 200 кг/м³.
Допустим, что объем проруби равен 1 м³. Тогда формула для вычисления массы снега будет выглядеть следующим образом: масса = объем * плотность.
Масса снега = 1 м³ * 200 кг/м³ = 200 кг.
Ответ: Чтобы преобразовать снег воду в проруби, нужно зачерпнуть 200 кг снега.
2) Для решения второй задачи нам понадобится знать удельную теплоту плавления для снега и удельную теплоту парообразования для воды.
Удельная теплота плавления для снега составляет приблизительно 334 кДж/кг, а удельная теплота парообразования для воды — около 2260 кДж/кг.
Чтобы превратить снег в воду, нам нужно сперва плавить его, а затем нагревать полученную воду до кипения. Затем вода должна испариться.
Предположим, что у нас есть 1 кг снега. Сначала мы должны потратить энергию на плавление снега. Теплота, необходимая для этого, будет равна удельной теплоте плавления умножить на массу снега.
Теплота для плавления снега = 334 кДж/кг * 1 кг = 334 кДж.
Затем мы должны нагреть полученную воду до кипения. Нам понадобится удельная теплота воды для этого. Объем воды после плавления снега будет равен тому же объему снега, который был использован в первой задаче.
Теплота для нагревания воды до кипения = масса воды * удельная теплота нагревания.
Теплота для нагревания воды = 200 кг * 2260 кДж/кг = 452 000 кДж.
Затем мы должны потратить энергию на парообразование воды. Для этого, мы умножим массу воды после нагревания на удельную теплоту парообразования.
Теплота для парообразования воды = масса воды * удельная теплота парообразования.
Теплота для парообразования воды = 200 кг * 2260 кДж/кг = 452 000 кДж.
Всего теплоты, которое необходимо потратить, чтобы превратить снег в воду, составит сумма теплоты, потраченной на плавление, нагревание и парообразование:
Общая теплота = Теплота для плавления снега + Теплота для нагревания воды + Теплота для парообразования воды.
Общая теплота = 334 кДж + 452 000 кДж + 452 000 кДж = 904 334 кДж.
Ответ: Чтобы превратить снег в воду, необходимо потратить 904 334 кДж теплоты.
3) Для решения третьей задачи нам необходимо знать молекулярный объем снега и молекулярный объем воды.
Молекулярный объем — это объем, занимаемый одной молекулой вещества.
Предположим, что мы начинаем с 1 кг снега, который имеет объем 1 м³ (предполагая, что плотность снега равна плотности воды).
Так как плотность снега равна плотности воды, объем воды после превращения будет таким же, как объем снега.
Ответ: Объем вещества не изменится после превращения снега в котелке в воду.