Question

Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы воду массой 4 кг, взятую при температуре 0 ºC, довести до кипения и затем полностью испарить?

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Итак, в задаче сказано, что перед испарением воды ее нагревают.

Значит, какая-то часть  количества теплоты была затрачена на нагревание воды, а другая часть - на то, чтобы испарить воду.

Значит, чтобы найти общее количество теплоты, нам надо сложить кол-во теплоты, ушедшее на нагревание воды, и кол-во теплоты, потраченное на испарение жидкости.

Запишем это строго математически:

Qобщ = Qнв + Qпар

Чтобы найти количество теплоты, которое было сообщено телу, воспользуемся формулой Q = cm(t2 - t1), где t - температура; c - удельная теплоемкость, m - масса.

Количество теплоты, ушедшее на испарение, рассчитывается по формуле Q = L * m, где L - удельная теплота парообразования; m - масса тела.

Подставим все это дело в первоначальную формулу. Имеем:

Qобщ = cm(t2 - t1) + L * m

Тут-то мы видим, что у нас есть общий множитель m, который мы обязаны вынести за скобки.

Получим следующую формулу:

Qобщ = m(c(t2-t1) + L) - рабочая формула.

Теперь пару слов о единицах измерения: удельную теплоемкость я буду измерять в кДж/кг * C, удельную теплоту пар-зования - в кДж/кг

Подставляем:

Qобщ = 4 кг(4,2 кДж/кгC (100 - 0) C + 2,3 * 10^3 кДж/кг) (^3 - это степень)

Килограммы сократятся, градусы Цельсия тоже сократятся, ответ получится в килоджоулях.

Посчитаем это все дело(это очень легко посчитать в уме, ну а если в уме не можем - калькулятор в помощь. Это физика, а не математика, калькулятором пользоваться можно).

И получим ответ: 93 680 кДж.

Задача решена.

Answer 2

Для рассчета количества теплоты, необходимой для нагревания воды до кипения и последующего испарения, мы должны учесть два этапа: нагревание воды до температуры кипения и затем испарение.

1. Нагревание воды до температуры кипения: Для нагревания воды с начальной температурой 0 °C до температуры кипения (100 °C) нам понадобится использовать уравнение теплового баланса: Q = m * c * ΔT, где Q - количество теплоты, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды (c) примерно равна 4186 Дж/(кг*°C).

Таким образом, количество теплоты для нагревания воды до температуры кипения составляет: Q1 = 4 кг * 4186 Дж/(кг*°C) * (100 °C - 0 °C).

2. Испарение воды при температуре кипения: Количество теплоты, необходимое для полного испарения воды при температуре кипения, можно вычислить, используя уравнение: Q2 = m * Lv, где Q2 - количество теплоты, Lv - удельная теплота испарения воды.

Удельная теплота испарения воды (Lv) примерно равна 2,26 миллиона Дж/кг.

Таким образом, количество теплоты для испарения воды составляет: Q2 = 4 кг * 2,26 * 10^6 Дж/кг.

Общее количество теплоты, необходимое для нагревания воды до кипения и ее полного испарения, будет равно сумме Q1 и Q2: Общее количество теплоты = Q1 + Q2.

Вычислив эти значения, можно определить точное количество теплоты, требуемое для данной задачи.