Question

какое количество теплоты выделится при конденсации 4 кг стоградусного водяного пара и остывании образовавшейся воды до 20°с?

Answer 1

Сначала определим количество теплоты, выделенное при конденсации пара: 
Q1= - r*m. (r - удельная теплота парообразования воды=2300000Дж/кг, m -масса пара=4кг). 
Q1= - 2300000*4= - 9200000Дж ( минус означает, что тепло выделяется). 
Теперь количество теплоты, выделившееся при остывании воды. 
Q2=c*m*(t2-t1). (c -удельная теплоёмкость воды=4200Дж/ кг*град, t1- начальная температура воды=100град, 
t2-конечная температура воды=20град). 
Q2=4200*4*(20 - 100)= - 1344000Дж.Всё количество теплоты= сумме. 
Q=Q1+Q2. 
Q= - 9200000 + (-1344000)= - 10544000Дж. ( - 10,544МДж (мегаджоуля)).

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем воспользоваться формулой для расчета количества теплоты, выделяющегося или поглощаемого при изменении температуры вещества:

Q = m * c * ΔT

где: Q - количество теплоты (в джоулях), m - масса вещества (в килограммах), c - удельная теплоемкость вещества (в джоулях на градус Цельсия для 1 кг вещества), ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Для конденсации пара в воду при 100°C и последующего остывания до 20°C нам потребуется рассчитать количество теплоты на каждом этапе.

1. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации пара: ΔT1 = 100°C - 0°C = 100°C Удельная теплоемкость водяного пара при конденсации (c1) составляет около 2,25 кДж/(кг·°C).

   Q1 = m * c1 * ΔT1 Q1 = 4 кг * 2,25 кДж/(кг·°C) * 100°C = 900 кДж

2. Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении воды от 100°C до 20°C: ΔT2 = 20°C - 100°C = -80°C Удельная теплоемкость воды (c2) составляет около 4,18 кДж/(кг·°C).

   Q2 = m * c2 * ΔT2 Q2 = 4 кг * 4,18 кДж/(кг·°C) * (-80°C) = -1340,8 кДж

Теперь мы можем сложить количество теплоты на каждом этапе:

Q общее = Q1 + Q2 Q общее = 900 кДж - 1340,8 кДж ≈ -440,8 кДж

Таким образом, при конденсации 4 кг водяного пара и последующем охлаждении воды до 20°C выделится примерно -440,8 кДж теплоты. Отрицательный знак указывает на то, что теплота была выделена, то есть это количество теплоты было высвобождено в окружающую среду в виде тепла.