Дано:
- Масса водяного пара (m) = 3 кг
- Температура конденсации водяного пара (t1) = 100°C
- Температура охлаждения воды (t2) = 40°C
- Скрытая теплота конденсации водяного пара (L) = 2,25 * 10^6 Дж/кг
- Удельная теплоёмкость воды (c) = 4186 Дж/(кг·°C)
Найти: количество теплоты, выделившееся в процессе конденсации пара и охлаждения воды.
Решение:
1. Для начала определим количество теплоты, выделившееся при конденсации водяного пара в воду. Это можно вычислить по формуле:
Q1 = m * L
Q1 = 3 * 2,25 * 10^6 = 6,75 * 10^6 Дж.
2. Далее, чтобы учесть охлаждение воды с 100°C до 40°C, применим формулу для количества теплоты, которое выделяется при охлаждении воды:
Q2 = m * c * (t1 - t2)
Q2 = 3 * 4186 * (100 - 40) = 3 * 4186 * 60 = 752,280 Дж.
Теперь сложим оба значения теплот, чтобы найти общее количество теплоты, которое выделяется:
Q = Q1 + Q2 = 6,75 * 10^6 + 752,280 = 7,502,280 Дж.
Ответ: Общее количество теплоты, которое выделится в процессе конденсации 3 кг водяного пара и охлаждения образовавшейся воды до 40°C, равно 7,502,280 Дж.
---
График зависимости температуры воды от времени:
1. На оси X откладываем время, на оси Y — температуру воды.
2. В начале, при конденсации пара, температура будет поддерживаться на уровне 100°C, пока весь пар не превратится в воду. Этот участок графика будет горизонтальным.
3. После конденсации вода начнёт охлаждаться, и температура будет снижаться от 100°C до 40°C. График будет убывающим наклонным отрезком.
4. После достижения 40°C температура воды стабилизируется.
График будет состоять из двух частей: горизонтальной и наклонной, отображающих процесс конденсации и охлаждения соответственно.