Вопрос школьника
Какое количество теплоты потребуется, чтобы получить пар массой m1 = 200 г из m2 = 2 кг воды, взятой при температуре t1 = 0 0C?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу теплового баланса:
Q1 + Q2 = Q3
где Q1 — количество теплоты, необходимое для нагрева воды до точки кипения, Q2 — количество теплоты, необходимое для испарения воды, Q3 — количество теплоты, необходимое для нагрева пара до заданной температуры.
Для начала найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды до точки кипения. Для этого воспользуемся формулой:
Q1 = c * m2 * Δt
где c — удельная теплоемкость воды, Δt — изменение температуры.
Удельная теплоемкость воды равна 4,18 Дж/(г*°C), а изменение температуры равно 100 °C (так как вода должна нагреться до точки кипения). Подставляя значения, получаем:
Q1 = 4,18 * 2000 * 100 = 836 000 Дж
Теперь найдем количество теплоты, необходимое для испарения воды. Для этого воспользуемся формулой:
Q2 = L * m1
где L — удельная теплота испарения воды, m1 — масса испаряемой воды.
Удельная теплота испарения воды равна 2,26 МДж/кг. Подставляя значения, получаем:
Q2 = 2,26 * 200 = 452 000 Дж
Теперь найдем количество теплоты, необходимое для нагрева пара до заданной температуры. Для этого воспользуемся формулой:
Q3 = c * m1 * Δt
где c — удельная теплоемкость пара, Δt — изменение температуры.
Удельная теплоемкость пара равна 2,01 Дж/(г*°C), а изменение температуры равно 100 °C (так как пар должен нагреться до 100 °C). Подставляя значения, получаем:
Q3 = 2,01 * 200 = 402 Дж
Теперь можем найти общее количество теплоты, необходимое для получения пара массой 200 г:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 836 000 + 452 000 + 402 = 1 288 402 Дж
Таким образом, для получения пара массой 200 г из 2 кг воды, взятой при температуре 0 °C, потребуется 1 288 402 Дж теплоты.
