Question

Какую масу воды при температуре 20 С можно довести до кипения предоставив 21 кДж теплоты?

Answer 1

T₁=20°C                              количество теплоты, необходимое для 
t₂=100°C                            нагревания:
c=4 200 Дж/кг °С°              Q=cm(t₂-t₁)  ⇒    m=Q/c(t₂-t₁);
Q=21 кДж=21 000 Дж        m=21 000/4 200*80=0,054 кг;
_________________       Ответ:  m=0,054 кг.
m-?

Answer 2

Для ответа на вопрос необходимо знать удельную теплоемкость воды и ее теплоту плавления. Удельная теплоемкость воды равна 4,18 Дж/(г*С), а теплота парообразования равна 40,7 кДж/моль (эквивалентно 2,26 кДж/г).

Теплота, необходимая для нагрева 1 г воды от 20 С до точки кипения (100 С), равна: Q1 = mcΔt = 1 г * 4,18 Дж/(г*С) * (100 С - 20 С) = 318 Дж.

Теплота, необходимая для испарения 1 г воды при температуре кипения, равна: Q2 = mL = 1 г * 2,26 кДж/г = 2260 Дж.

Суммарная теплота, необходимая для нагрева 1 г воды от 20 С до кипения и испарения, равна: Q = Q1 + Q2 = 318 Дж + 2260 Дж = 2578 Дж.

Для предоставления 21 кДж теплоты необходимо знать массу воды (m), которая равна: m = Q / (Q1 + Q2) = 21 кДж / 2578 Дж = 8,15 г.

Таким образом, чтобы достичь кипения, необходимо предоставить теплоту 21 кДж воде массой приблизительно 8,15 г при температуре 20 С.