حل تمرین 6 فصل 4 فیزیک دهم

پاسخ تشریحی و گام به گام [تمرین ۶-۴] [فیزیک] [دهم] برای حل این مسئله، باید فرآیند را به چهار مرحله مجزا تقسیم کرده و گرمای مورد نیاز برای هر مرحله را محاسبه کنیم. سپس این مقادیر را با هم جمع می‌کنیم. **داده‌های مسئله و ثوابت مورد نیاز:** * جرم: $m = 0.7 \text{ kg}$ * گرمای ویژه یخ: $c_{\text{یخ}} = 2200 \frac{J}{kg \cdot K}$ * گرمای ویژه آب: $c_{\text{آب}} \approx 4200 \frac{J}{kg \cdot K}$ (مقدار استاندارد تقریبی) * گرمای نهان ذوب یخ: $L_f \approx 334000 \frac{J}{kg}$ (مقدار استاندارد تقریبی) * گرمای نهان تبخیر آب: $L_v \approx 2260000 \frac{J}{kg}$ (مقدار استاندارد تقریبی) **مراحل محاسبه:** **مرحله ۱: گرم کردن یخ از $−۲۰^\circ C$ به $۰^\circ C$** در این مرحله دما تغییر می‌کند، پس از فرمول $Q = mc\Delta T$ استفاده می‌کنیم. $Q_1 = m \cdot c_{\text{یخ}} \cdot \Delta T = (0.7) \times (2200) \times (0 - (-20))$ $Q_1 = (0.7) \times (2200) \times (20) = 30800 \text{ J}$ **مرحله ۲: ذوب کردن یخ در دمای ثابت $۰^\circ C$** در این مرحله تغییر فاز داریم، پس از فرمول $Q = mL_f$ استفاده می‌کنیم. $Q_2 = m \cdot L_f = (0.7) \times (334000) = 233800 \text{ J}$ **مرحله ۳: گرم کردن آب حاصل از $۰^\circ C$ به $۱۰۰^\circ C$** دوباره دما تغییر می‌کند. $Q_3 = m \cdot c_{\text{آب}} \cdot \Delta T = (0.7) \times (4200) \times (100 - 0)$ $Q_3 = (0.7) \times (4200) \times (100) = 294000 \text{ J}$ **مرحله ۴: تبدیل آب $۱۰۰^\circ C$ به بخار $۱۰۰^\circ C$** آخرین تغییر فاز. $Q_4 = m \cdot L_v = (0.7) \times (2260000) = 1582000 \text{ J}$ **مرحله نهایی: محاسبه گرمای کل** حالا تمام گرماهای محاسبه شده را با هم جمع می‌کنیم: $Q_{\text{کل}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4$ $Q_{\text{کل}} = 30800 + 233800 + 294000 + 1582000 = 2140600 \text{ J}$ برای تبدیل به کیلوژول، عدد را بر ۱۰۰۰ تقسیم می‌کنیم: $Q_{\text{کل}} = \frac{2140600}{1000} = \boldsymbol{2140.6 \textbf{ kJ}}$ بنابراین، کل گرمای مورد نیاز حدود ۲۱۴۰.۶ کیلوژول است.