Дано:
- Масса воды (m) = 5 кг,
- Начальная температура воды (T1) = 10°C,
- Конечная температура воды (T2) = 100°C,
- Теплота, необходимая для нагрева воды на 1 градус (c) = 4186 Дж/кг·°C (специфическая теплоёмкость воды),
- Теплота парообразования воды (L) = 2260 000 Дж/кг.
Найти: общее количество теплоты (Q), которое необходимо для того, чтобы нагреть воду до 100°C и затем превратить в пар.
Решение:
Задача состоит из двух этапов: сначала нужно нагреть воду до 100°C, затем испарить её.
1. Теплота, необходимая для нагрева воды от 10°C до 100°C:
Q1 = m * c * (T2 - T1),
где:
m — масса воды,
c — удельная теплоёмкость воды,
T2 — конечная температура,
T1 — начальная температура.
Подставим значения:
Q1 = 5 * 4186 * (100 - 10),
Q1 = 5 * 4186 * 90,
Q1 = 1883700 Дж.
2. Теплота, необходимая для превращения воды в пар при температуре 100°C:
Q2 = m * L,
где:
m — масса воды,
L — удельная теплота парообразования.
Подставим значения:
Q2 = 5 * 2260 000,
Q2 = 11300000 Дж.
3. Общее количество теплоты, которое необходимо для нагрева воды до 100°C и её испарения:
Q = Q1 + Q2,
Q = 1883700 + 11300000,
Q = 13183700 Дж.
Ответ: для того, чтобы нагреть воду и превратить её в пар, необходимо затратить 13 183 700 Дж теплоты.