Дистиллированную воду массой 5 кг, взятую при температуре 20 градусов С, надо сначала нагреть до температуры кипения, а потом превратить в пар. Какое количество теплоты необходимо для этого? В каком из двух случаев выделится большее кол-во теплоты: 1) при охлаждении 5 кг воды от 100 до 0 градусов С; 2) при конденсации 5 кг пара без изменения t?
от

1 Ответ

Дано:  
- масса воды m = 5 кг.  
- начальная температура T1 = 20 °C.  
- конечная температура (температура кипения) T2 = 100 °C.  
- удельная теплоемкость воды c = 4,18 * 10^3 Дж/(кг·°C).  
- удельная теплота парообразования L = 2,26 * 10^6 Дж/кг.

Найти:  
Общее количество теплоты Q для нагрева воды до кипения и превращения в пар.

Решение:

1. Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды от 20 °C до 100 °C:
Q1 = m * c * (T2 - T1).

Подставим известные значения:
Q1 = 5 * (4,18 * 10^3) * (100 - 20) = 5 * (4,18 * 10^3) * 80.

2. Выполним расчеты:
Q1 = 5 * 4,18 * 10^3 * 80 = 1668000 Дж.

3. Теперь найдем количество теплоты, необходимое для превращения 5 кг воды в пар:
Q2 = m * L.

Подставим известные значения:
Q2 = 5 * (2,26 * 10^6) = 11300000 Дж.

4. Общее количество теплоты Q будет равно сумме Q1 и Q2:
Q = Q1 + Q2 = 1668000 + 11300000 = 12968000 Дж.

Теперь сравним выделяемое количество теплоты в двух случаях:

1) При охлаждении 5 кг воды от 100 °C до 0 °C:
Q_охлаждение = m * c * (T2 - T1) = 5 * (4,18 * 10^3) * (100 - 0) = 5 * (4,18 * 10^3) * 100 = 2090000 Дж.

2) При конденсации 5 кг пара без изменения температуры:
Q_конденсация = m * L = 5 * (2,26 * 10^6) = 11300000 Дж.

Ответ:  
Количество теплоты, необходимое для нагрева 5 кг дистиллированной воды до температуры кипения и превращения в пар, составляет 12968000 Дж.  
Большее количество теплоты выделится при конденсации пара (11300000 Дж), чем при охлаждении воды (2090000 Дж).
от