Вопрос школьника
Какое количество теплоты выделит 1 кг пара при 100 °С, если этот пар обратить в воду и охладить полученную воду до 0 °С
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу для расчета теплоты, выделяемой при изменении температуры вещества:
Q = m * c * ΔT
где Q — теплота, выделяемая при изменении температуры, м — масса вещества, c — удельная теплоемкость вещества, ΔT — изменение температуры.
Для расчета теплоты, выделяемой при обратном превращении пара в воду, необходимо учесть, что при этом происходит конденсация пара, то есть изменение фазы вещества. Для этого необходимо использовать формулу:
Q = m * L
где L — удельная теплота конденсации.
Удельная теплота конденсации для воды при давлении 1 атм составляет 2257 кДж/кг.
Таким образом, для расчета теплоты, выделяемой при обратном превращении 1 кг пара в воду и охлаждении полученной воды до 0 °С, необходимо выполнить следующие шаги:
1. Рассчитать теплоту, выделяемую при конденсации 1 кг пара:
Q1 = m * L = 1 кг * 2257 кДж/кг = 2257 кДж
2. Рассчитать теплоту, выделяемую при охлаждении полученной воды до 0 °С. Для этого необходимо учесть, что удельная теплоемкость воды при постоянном давлении составляет 4,18 кДж/(кг*°C), а изменение температуры составляет 100 °С — 0 °С = 100 °C = 100 К:
Q2 = m * c * ΔT = 1 кг * 4,18 кДж/(кг*°C) * 100 К = 418 кДж
3. Общая теплота, выделяемая при обратном превращении 1 кг пара в воду и охлаждении полученной воды до 0 °С, равна сумме теплот, выделенных на каждом этапе:
Q = Q1 + Q2 = 2257 кДж + 418 кДж = 2675 кДж
Таким образом, 1 кг пара при 100 °С выделит 2675 кДж теплоты при обратном превращении в воду и охлаждении полученной воды до 0 °С.
