Вопрос школьника
Какое количество теплоты необходимо сообщить 2 кг воды, взятой при 293 К, чтобы нагреть ее до кипения при нормальном давлении и полностью обратить в пар?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу для расчета количества теплоты, необходимой для изменения температуры вещества:
Q = m * c * ΔT,
где Q — количество теплоты, м — масса вещества, c — удельная теплоемкость вещества, ΔT — изменение температуры.
Для воды удельная теплоемкость равна 4,18 Дж/(г*К), а для изменения температуры от 293 К до температуры кипения при нормальном давлении (373 К) ΔT = 373 — 293 = 80 К.
Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагрева 2 кг воды до кипения при нормальном давлении, можно рассчитать следующим образом:
Q = m * c * ΔT = 2 кг * 4,18 Дж/(г*К) * 80 К = 668,8 кДж.
Однако, для полного превращения воды в пар необходимо также учесть теплоту парообразования. Для воды при нормальном давлении это значение равно 40,7 кДж/моль. Молярная масса воды равна 18 г/моль, следовательно, для 2 кг воды это будет:
Q = n * ΔH = m/M * ΔH = 2 кг / 18 г/моль * 40,7 кДж/моль = 4522,2 кДж.
Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для нагрева 2 кг воды до кипения при нормальном давлении и полного превращения ее в пар, равно:
Q = 668,8 кДж + 4522,2 кДж = 5191 кДж.
