Question

Определите количество теплоты, которое необходимо сообщить 2 кг воды, взятой при 293 К, чтобы нагреть её до кипения при нормальном давлении и полностью превратить в пар. ОЧЕНЬ ЖЕЛАТЕЛЬНО, чтобы вы расписали всю задачу на бумаге с дано и т.п.

Answer 1

Есть такой вариант:
1. Общее количество теплоты будет складываться из двух составляюших: а) Q₁ - теплота, необходимая на нагревания до точки кипения, и б) Q₂ - теплота, необходимая на испарение.
2. Q₁=c*m*(t₂-t₁)=4200*2*(373-293)=8400*80=672000 Дж. Здесь с - удельная теплоёмкость воды (табличное значение).
3. Q₂ = L*m=23*10⁵*2=4600000 Дж. Здесь L- удельная теплота парообразования (табличное значение)
4. Q=Q₁+Q₂=672000+4600000=5272000 Дж=5,272 МДж.

Answer 2

Количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения, можно вычислить по формуле:

Q1 = m * c * ΔT,

где Q1 - количество теплоты, м - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Для воды удельная теплоемкость приблизительно равна 4,18 Дж/(г·К). При нормальном давлении кипение воды происходит при температуре 100 °C.

Таким образом, для нагрева 2 кг воды от 293 К до 373 К необходимо:

ΔT = 373 К - 293 К = 80 К

Q1 = 2 кг * 4,18 Дж/(г·К) * 80 К = 668,8 кДж

Количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар, можно вычислить по формуле:

Q2 = m * L,

где Q2 - количество теплоты, необходимое для превращения воды массой m в пар, L - удельная теплота парообразования воды. Для воды удельная теплота парообразования приблизительно равна 40,7 кДж/моль.

Молярная масса воды равна 18 г/моль, таким образом, масса 2 кг воды равна:

m = 2 кг * 1000 г/кг / 18 г/моль ≈ 111,11 моль

Таким образом, количество теплоты, необходимое для превращения 2 кг воды в пар, составляет:

Q2 = 111,11 моль * 40,7 кДж/моль ≈ 4530,5 кДж

Общее количество теплоты, необходимое для нагрева 2 кг воды до кипения и превращения её в пар при нормальном давлении, равно:

Q = Q1 + Q2 = 668,8 кДж + 4530,5 кДж ≈ 5200 кДж

Ответ: необходимо сообщить приблизительно 5200 кДж теплоты, чтобы нагреть 2 кг воды от 293 К до кипения при нормальном давлении и полностью превратить в пар.