Hvor mange kalorier er nødvendige for at omdanne 12,5 gram is ved 0 grader Celsius damp 100 Celsius?

For at beregne mængden af ​​nødvendige kalorier for at konvertere 12,5 gram is ved 0 grader Celsius til damp ved 100 grader Celsius, skal vi overveje følgende trin involveret i processen:

1. Smeltning af isen :For at smelte 12,5 gram is ved 0 grader Celsius skal vi sørge for den latente fusionsvarme. Den latente smeltevarme for vand er 80 kalorier pr. gram. Derfor er mængden af ​​kalorier, der kræves for at smelte isen:

$$ Q_1 =mL_f =(12,5 \text{ g}) \time (80 \text{ cal/g}) =1000 \text{ cal} $$

2. Opvarmning af vandet fra 0 grader Celsius til 100 grader Celsius :Når isen er smeltet, skal vi opvarme det resulterende vand fra 0 grader Celsius til 100 grader Celsius. Vandets specifikke varmekapacitet er 1 kalorie pr. gram pr. grad Celsius. Derfor er mængden af ​​kalorier, der kræves for at hæve temperaturen i vandet:

$$ Q_2 =mc_p \Delta T =(12,5 \text{ g}) \times (1 \text{ cal/g°C}) \times (100 °C) =1250 \text{ cal} $$

3. Konvertering af vandet til damp :For at omdanne vandet ved 100 grader Celsius til damp skal vi sørge for den latente fordampningsvarme. Den latente fordampningsvarme for vand er 540 kalorier pr. gram. Derfor er mængden af ​​kalorier, der kræves for at fordampe vandet:

$$ Q_3 =mL_v =(12,5 \text{ g}) \times (540 \text{ cal/g}) =6750 \text{ cal} $$

4. Samlet antal kalorier påkrævet :Det samlede antal kalorier, der skal til for at omdanne 12,5 gram is ved 0 grader Celsius til damp ved 100 grader Celsius er summen af ​​de nødvendige kalorier for hvert trin:

$$ Q_{total} =Q_1 + Q_2 + Q_3 =1000 \text{ cal} + 1250 \text{ cal} + 6750 \text{ cal} =\boxed{9000 \text{ cal}} $$

Derfor skal der 9000 kalorier til for at omdanne 12,5 gram is ved 0 grader Celsius til damp ved 100 grader Celsius.