Вопрос школьника
Определите, сколько энергии потребуется сообщить 10 г воды, взятой при температуре 0 °С, для того чтобы нагреть ее до температуры кипения и испарить
Ответ от учителя
Для того чтобы нагреть 10 г воды от 0 °С до температуры кипения (100 °С), необходимо сообщить ей тепловую энергию, равную:
Q1 = m * c * ΔT
где m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.
Для воды при нормальных условиях удельная теплоемкость составляет 4,18 Дж/(г*°C). Таким образом, для нагрева 10 г воды от 0 °С до 100 °С потребуется:
Q1 = 10 г * 4,18 Дж/(г*°C) * (100 °С — 0 °С) = 4180 Дж
Для испарения воды необходимо сообщить еще большую тепловую энергию, которая выражается через удельную теплоту испарения воды:
Q2 = m * L
где L — удельная теплота испарения воды.
Удельная теплота испарения воды при нормальных условиях составляет 40,7 кДж/моль или 2,26 кДж/(г*°C). Таким образом, для испарения 10 г воды при температуре кипения потребуется:
Q2 = 10 г * 2,26 кДж/(г*°C) = 22,6 кДж
Итого, для нагрева 10 г воды от 0 °С до температуры кипения и ее испарения потребуется:
Q = Q1 + Q2 = 4180 Дж + 22,6 кДж = 24,8 кДж
Таким образом, для того чтобы нагреть 10 г воды, взятой при температуре 0 °С, до температуры кипения и испарить ее, необходимо сообщить ей тепловую энергию, равную 24,8 кДж.
