Question

Вода объемом 6 л налита в сосуд и имеет температуру 30 °С. а) Определите массу воды. (ρ = 1000 кг/м3) [2] b) Определите, какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть воду до температуры кипения. (с = 4200 Дж/(кг ∙°С)). [2] с) Вычислите, какое количество теплоты необходимо, чтобы воду превратить в пар (r = 2,3·106 Дж/кг). [2] d) Вычислите общее количество теплоты, которое было затрачено. [1]

Answer 1

a) m=pV

1000*6=6000

Ответ: m=6000кг

Answer 2

Для решения данной задачи, мы будем использовать следующие формулы:

a) Масса (m) = Объем (V) × Плотность (ρ) b) Количество теплоты (Q) = масса (m) × удельная теплоёмкость (c) × изменение температуры (ΔT) с) Количество теплоты (Q) = масса (m) × удельная теплота парообразования (r) d) Общее количество теплоты = Q_нагрев + Q_парообразование

где ΔT - изменение температуры (в данном случае, разница между температурой кипения и начальной температурой).

а) Масса воды: Объем воды: V = 6 л = 0.006 м^3 (1 л = 0.001 м^3) Плотность воды: ρ = 1000 кг/м^3 Масса (m) = V × ρ = 0.006 м^3 × 1000 кг/м^3 = 6 кг

б) Количество теплоты для нагрева: Удельная теплоёмкость воды: c = 4200 Дж/(кг ∙°С) Изменение температуры: ΔT = Температура кипения - Начальная температура = 100 °С - 30 °С = 70 °С Количество теплоты (Q_нагрев) = масса (m) × удельная теплоёмкость (c) × изменение температуры (ΔT) Q_нагрев = 6 кг × 4200 Дж/(кг ∙°С) × 70 °С = 1,764,000 Дж

с) Количество теплоты для парообразования: Удельная теплота парообразования воды: r = 2.3 × 10^6 Дж/кг Количество теплоты (Q_парообразование) = масса (m) × удельная теплота парообразования (r) Q_парообразование = 6 кг × 2.3 × 10^6 Дж/кг = 13,800,000 Дж

d) Общее количество теплоты: Общее количество теплоты = Q_нагрев + Q_парообразование Общее количество теплоты = 1,764,000 Дж + 13,800,000 Дж = 15,564,000 Дж

Итак, ответы: a) Масса воды: 6 кг b) Количество теплоты для нагрева: 1,764,000 Дж с) Количество теплоты для парообразования: 13,800,000 Дж d) Общее количество теплоты: 15,564,000 Дж

Answer 3

Давайте поочередно рассмотрим каждый из пунктов задачи:

а) Масса воды можно определить, используя плотность воды:

Масса = Объем × Плотность Масса = 6 л × 1000 кг/м³ (переводим литры в кубические метры) Масса = 0.006 м³ × 1000 кг/м³ Масса = 6 кг

Ответ: Масса воды составляет 6 кг.

б) Для этой части задачи нам нужно использовать теплоемкость воды:

Количество теплоты = Масса × Теплоемкость × ΔТ Где ΔТ - изменение температуры, то есть разница между начальной и конечной температурами.

Начальная температура = 30 °С Конечная температура = температура кипения = 100 °С

ΔТ = 100 °С - 30 °С = 70 °С

Количество теплоты = 6 кг × 4200 Дж/(кг ∙°С) × 70 °С Количество теплоты = 1,764,000 Дж

Ответ: Для нагрева воды до температуры кипения требуется 1,764,000 Дж теплоты.

с) Для этой части задачи нам нужно использовать удельную теплоту парообразования:

Количество теплоты = Масса × Удельная теплота парообразования

Количество теплоты = 6 кг × 2.3 × 10^6 Дж/кг Количество теплоты = 13,800,000 Дж

Ответ: Для превращения воды в пар требуется 13,800,000 Дж теплоты.

d) Общее количество затраченной теплоты равно сумме количества теплоты для нагрева и для парообразования:

Общее количество теплоты = Количество теплоты для нагрева + Количество теплоты для парообразования Общее количество теплоты = 1,764,000 Дж + 13,800,000 Дж Общее количество теплоты = 15,564,000 Дж

Ответ: Общее количество затраченной теплоты составляет 15,564,000 Дж.