Определите массу воды, взятой при температуре 40 °С, которую нагревают до температуры кипения и полностью испаряют. Необходимая для этих процессов энергия составляет 638 кДж.
от

1 Ответ

Дано:  
начальная температура воды T_нач = 40 °C  
конечная температура воды T_кипения = 100 °C  
удельная теплоемкость воды c_вода = 4186 Дж/(кг·°C)  
удельная теплота парообразования воды L = 2260 * 10^3 Дж/кг  
необходимая энергия Q = 638 кДж = 638000 Дж  

Найти: массу воды m_вода.

Решение:

1. Сначала рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания воды от 40 °C до 100 °C:

Q_нагрев = m_вода * c_вода * (T_кипения - T_нач)  
Q_нагрев = m_вода * 4186 Дж/(кг·°C) * (100 °C - 40 °C)  
Q_нагрев = m_вода * 4186 Дж/(кг·°C) * 60 °C  
Q_нагрев = m_вода * 251160 Дж

2. Затем рассчитаем количество теплоты, необходимое для испарения воды при температуре 100 °C:

Q_испарение = m_вода * L  
Q_испарение = m_вода * 2260000 Дж/кг

3. Общее количество теплоты Q равно сумме энергии, необходимой для нагревания и испарения воды:

Q = Q_нагрев + Q_испарение  
638000 Дж = m_вода * 251160 Дж + m_вода * 2260000 Дж  

4. Объединим уравнение:

638000 Дж = m_вода * (251160 + 2260000) Дж  
638000 Дж = m_вода * 2511160 Дж

5. Теперь выразим массу воды:

m_вода = 638000 Дж / 2511160 Дж/кг  
m_вода ≈ 0,253 кг

Ответ: Масса воды, взятой при температуре 40 °C, составляет примерно 0,253 кг.
от