дано:
масса воды m = 2 кг
начальная температура T_нач = 40 °C
конечная температура T_конеч = 115 °C
удельная теплоемкость воды c_вода = 4180 Дж/(кг·°C)
теплота парообразования воды L_пар = 2260000 Дж/кг.
найти:
количество теплоты Q, необходимое для нагревания воды до пара.
решение:
1. Сначала определим количество теплоты, необходимое для нагревания воды от 40 °C до 100 °C (точка кипения):
Q1 = m * c_вода * (T_кипения - T_нач)
где T_кипения = 100 °C
Q1 = 2 кг * 4180 Дж/(кг·°C) * (100 - 40) °C
Q1 = 2 * 4180 * 60
Q1 = 502800 Дж.
2. Затем определим количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар при 100 °C:
Q2 = m * L_пар
Q2 = 2 кг * 2260000 Дж/кг
Q2 = 4520000 Дж.
3. Далее определим количество теплоты, необходимое для нагрева пара от 100 °C до 115 °C:
Удельная теплоемкость водяного пара c_пар ≈ 2010 Дж/(кг·°C).
Q3 = m * c_пар * (T_конеч - T_кипения)
Q3 = 2 кг * 2010 Дж/(кг·°C) * (115 - 100) °C
Q3 = 2 * 2010 * 15
Q3 = 60300 Дж.
4. Теперь найдем общее количество теплоты Q_total:
Q_total = Q1 + Q2 + Q3
Q_total = 502800 Дж + 4520000 Дж + 60300 Дж
Q_total = 502800 + 4520000 + 60300
Q_total = 502800 + 4580300
Q_total = 5083100 Дж.
ответ:
Количество теплоты, необходимое для нагревания воды массой 2 кг при температуре 40 градусов до пара при температуре 115 градусов, составляет 5083100 Дж.