Дано:
- Масса водяного пара, m = 1 кг
- Начальная температура пара, T_initial = 200 °C
- Конечная температура воды, T_final = 80 °C
- Удельная теплоемкость водяного пара, c_vapor = 1000 Дж/(кг·°C)
- Удельная теплота конденсации водяного пара, L_v = 2260000 Дж/кг
Найти:
- Общее количество тепла Q, необходимое для конденсации водяного пара и последующего нагрева воды до 80 °C.
Решение:
Процесс состоит из трех этапов:
1. Охлаждение водяного пара с 200 °C до 100 °C (температура конденсации).
2. Конденсация водяного пара в воду при 100 °C.
3. Нагрев полученной воды с 100 °C до 80 °C.
Сначала рассчитаем количество тепла, необходимое для охлаждения водяного пара до 100 °C:
Q1 = m * c_vapor * (T_initial - T_condensation)
Q1 = 1 кг * 1000 Дж/(кг·°C) * (200 °C - 100 °C)
Q1 = 1 * 1000 * 100
Q1 = 100000 Дж
Теперь рассчитаем количество тепла, необходимое для конденсации водяного пара при 100 °C:
Q2 = m * L_v
Q2 = 1 кг * 2260000 Дж/кг
Q2 = 2260000 Дж
Теперь рассчитаем количество тепла, необходимое для охлаждения воды от 100 °C до 80 °C:
c_water = 4200 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость воды)
Q3 = m * c_water * (T_initial - T_final)
Q3 = 1 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * (100 °C - 80 °C)
Q3 = 1 * 4200 * 20
Q3 = 84000 Дж
Теперь сложим все значения, чтобы получить общее количество тепла Q:
Q = Q1 + Q2 + Q3
Q = 100000 Дж + 2260000 Дж + 84000 Дж
Q = 2384000 Дж
Ответ:
Для получения воды с температурой 80 °C из 1 кг водяного пара при температуре 200 °C необходимо отнять 2384000 Дж тепла.