Question

Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы воду массой 7 кг, взятую при температуре 0 ºC, довести до кипения и затем полностью испарить?

Answer 1

Q = Q₁ + Q₂
Q₁ = cmΔt, c = 4200 Дж/кг * °С, Δt = 100 °C
Q₂ = Lm, L = 2,3 * 10⁶ Дж / кг
Q = cmΔt + Lm = 4200 * 7 * 100 + 7 * 2,3 * 10⁶ = 2940000 + 16100000 = 19040000 Дж = 19,04 МДж
Ответ: 19,04 МДж

Answer 2

Для вычисления необходимого количества теплоты для нагревания и испарения воды, мы должны учесть два процесса: нагревание воды до кипения и испарение воды.

1. Нагревание воды до кипения: Сначала нам нужно определить количество теплоты, необходимое для нагревания воды массой 7 кг с температуры 0 ºC до температуры кипения воды, которая при стандартных атмосферных условиях составляет 100 ºC.

Для этого используется формула: Q1 = m * c * ΔT, где: Q1 - количество теплоты для нагревания воды до кипения, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды (приближенно 4.186 кДж/кг ºC), ΔT - изменение температуры.

ΔT = 100 ºC - 0 ºC = 100 ºC.

Подставим значения и рассчитаем Q1: Q1 = 7 кг * 4.186 кДж/кг ºC * 100 ºC ≈ 2930.2 кДж.

2. Испарение воды: После того, как вода достигнет температуры кипения, нам нужно определить количество теплоты, необходимое для полного испарения воды. Для этого используется удельная теплота испарения воды (энергия, необходимая для испарения одного килограмма воды при температуре кипения и стандартном атмосферном давлении):

Удельная теплота испарения воды: около 2260 кДж/кг.

Теплота испарения воды: Q2 = m * L, где: Q2 - количество теплоты для испарения воды, m - масса воды, L - удельная теплота испарения.

Подставим значения и рассчитаем Q2: Q2 = 7 кг * 2260 кДж/кг ≈ 15820 кДж.

Теперь суммируем теплоты обоих процессов: Q_total = Q1 + Q2 Q_total ≈ 2930.2 кДж + 15820 кДж ≈ 18750.2 кДж.

Таким образом, чтобы нагреть 7 кг воды с температуры 0 ºC до кипения и затем полностью испарить, потребуется приблизительно 18750.2 кДж теплоты.