Question

Какое количество энергии нужно затратить, чтобы воду массой 2кг, взятую при температуре 20°С, превратить в пар температурой 100°С (Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг•°С), удельная теплота парообразования воды 2,3•10^6 Дж/кг.)

Answer 1

Количество теплоты, необходимое для нагревания воды от t1 = 20°С до температуры кипения воды t2 = 100°C потребуется количество теплоты:
Q1 = c·m·(t2 - t1) = 4200·2·(100-20) = 672 000 Дж = 672 кДж = 0,672 МДж

Количество теплоты для превращения в пар всей воды, взятой при температуре кипения:

Q2 = r·m = 2,3·10⁶ ·2 = 4,6·10⁶ = 4,6 МДж

Общее количество теплоты:
Q = Q1 +Q2 = 0,672 + 4,6 = 4,672 МДж ≈ 4,7 МДж

Ответ: 4,7 МДж

Answer 2

Для преобразования 2 кг воды при температуре 20°C в пар при температуре 100°C необходимо учесть два процесса: нагревание воды до точки кипения (100°C) и превращение её в пар. Для каждого из этих процессов используется соответствующая формула:

1. Энергия, затрачиваемая на нагревание воды: Q1 = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры

где: масса = 2 кг (масса воды), удельная теплоемкость = 4200 Дж/(кг•°C) (удельная теплоемкость воды), изменение температуры = (100°C - 20°C) = 80°C.

Q1 = 2 кг × 4200 Дж/(кг•°C) × 80°C Q1 = 672000 Дж

2. Энергия, затрачиваемая на превращение воды в пар: Q2 = масса × удельная теплота парообразования

где: масса = 2 кг (масса воды), удельная теплота парообразования = 2,3 × 10^6 Дж/кг.

Q2 = 2 кг × 2,3 × 10^6 Дж/кг Q2 = 4,6 × 10^6 Дж

Теперь найдём общее количество энергии, затрачиваемое на оба процесса: Q_общ = Q1 + Q2 Q_общ = 672000 Дж + 4,6 × 10^6 Дж Q_общ = 5,272,000 Дж

Итак, чтобы превратить 2 кг воды при температуре 20°C в пар при температуре 100°C, нужно затратить 5,272,000 Дж энергии.