Вопрос школьника
Какое количество теплоты потребуется для обращения в пар 200 г воды, взятой при температуре 20 °С? Изобразите процессы графически.
Ответ от учителя
Для обращения в пар 200 г воды, взятой при температуре 20 °С, необходимо затратить определенное количество теплоты, которое можно вычислить с помощью формулы:
Q = m * L,
где Q — количество теплоты, необходимое для обращения в пар заданного количества воды, m — масса воды, L — удельная теплота парообразования.
Удельная теплота парообразования для воды при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа) составляет 40,7 кДж/моль. Молярная масса воды равна 18 г/моль. Следовательно, удельная теплота парообразования для воды при нормальных условиях составляет:
L = 40,7 кДж/моль / 18 г/моль = 2,26 кДж/г.
Таким образом, количество теплоты, необходимое для обращения в пар 200 г воды, можно вычислить следующим образом:
Q = 200 г * 2,26 кДж/г = 452 кДж.
Графически процесс обращения воды в пар можно изобразить на диаграмме состояния воды (так называемой «диаграмме Клапейрона-Клаузиуса»). На этой диаграмме вертикальной осью откладывается давление, а горизонтальной — температура. Кривая, разделяющая области жидкости и пара, называется кривой насыщения. Точка, в которой кривая насыщения пересекает линию, соответствующую заданной массе воды, указывает на температуру и давление, при которых вода начнет превращаться в пар. При дальнейшем нагреве вода будет превращаться в пар при постоянном давлении, пока не вся вода не превратится в пар.
