Дано:
- масса воды m = 20 г = 0.02 кг
- начальная температура T1 = 20°C
- конечная температура T2 = 150°C
- удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг·°C)
- скрытая теплота парообразования воды λ = 2260 кДж/кг = 2.26·10^6 Дж/кг
- температура кипения воды Tкип = 100°C
Найти:
- энергию, необходимую для превращения воды в пар.
Решение:
1. Сначала необходимо нагреть воду от 20°C до 100°C. Энергия, необходимая для этого, вычисляется по формуле:
Q1 = m * c * (Tкип - T1)
Q1 = 0.02 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * (100°C - 20°C)
Q1 = 0.02 * 4200 * 80 = 6720 Дж
2. Затем нужно преобразовать воду из жидкости в пар при температуре 100°C. Для этого используется скрытая теплота парообразования:
Q2 = m * λ
Q2 = 0.02 кг * 2.26·10^6 Дж/кг
Q2 = 45200 Дж
3. Наконец, нагреваем пар от 100°C до 150°C. Энергия, необходимая для этого:
Q3 = m * c * (T2 - Tкип)
Q3 = 0.02 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * (150°C - 100°C)
Q3 = 0.02 * 4200 * 50 = 4200 Дж
4. Суммарная энергия:
Q = Q1 + Q2 + Q3
Q = 6720 Дж + 45200 Дж + 4200 Дж
Q = 56120 Дж
Ответ:
Необходимая энергия для доведения воды до пара температурой 150°C составляет 56120 Дж.