Question

яку кількість теплоти необхідно надати 5 л води при нагріванні її від кімнатної температури до кипіння

Answer 1

Щоб визначити кількість теплоти, необхідної для нагрівання 5 літрів води від кімнатної температури до кипіння, можна скористатися формулою для обчислення теплового потоку (Q):

\[ Q = mc\Delta T, \]

де: - \( Q \) - теплота, - \( m \) - маса речовини, - \( c \) - специфічна теплоємність речовини, - \( \Delta T \) - зміна температури.

Зміна температури (\( \Delta T \)) дорівнює різниці між кінцевою температурою і початковою температурою.

У цьому випадку: - Початкова температура (T1) - кімнатна температура. - Кінцева температура (T2) - температура кипіння води (при нормальних умовах 100 градусів Цельсія). - Маса води (m) - 5 літрів.

Специфічна теплоємність води (\( c \)) дорівнює близько 4.186 Дж/(г°C).

Тепер можемо підставити значення у формулу:

\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T. \]

\[ Q = (5000 \, \text{г}) \cdot (4.186 \, \text{Дж/(г°C)}) \cdot (100°C - T_1), \]

де \( T_1 \) - кімнатна температура у градусах Цельсія.

Однак, треба врахувати, що вода при нагріванні до кипіння пройде через різні температурні інтервали. Наприклад, вода підігрівається до 100°C, а потім вже при тій же температурі проходить процес кипіння. Тому для точного розрахунку слід враховувати дві окремі фази: нагрівання до 100°C і переходу від рідкого стану до газоподібного.

Таким чином, можна розділити обчислення на дві частини: тепловий потік для нагрівання води до 100°C і тепловий потік для переходу від рідкого стану до газоподібного при 100°C.

\[ Q_{\text{total}} = Q_{\text{нагрівання}} + Q_{\text{кипіння}}. \]

Обчислимо обидві частини:

1. Тепловий потік для нагрівання до 100°C:

\[ Q_{\text{нагрівання}} = m \cdot c \cdot \Delta T_{\text{нагрівання}}. \]

\[ Q_{\text{нагрівання}} = (5000 \, \text{г}) \cdot (4.186 \, \text{Дж/(г°C)}) \cdot (100°C - T_1). \]

2. Тепловий потік для переходу від рідкого стану до газоподібного при 100°C:

\[ Q_{\text{кипіння}} = m \cdot L, \]

де \( L \) - теплота пароутворення води, яка дорівнює близько 2260 Дж/г.

\[ Q_{\text{кипіння}} = (5000 \, \text{г}) \cdot (2260 \, \text{Дж/г}). \]

Отже, підсумковий тепловий потік буде рівним сумі цих двох значень:

\[ Q_{\text{total}} = Q_{\text{нагрівання}} + Q_{\text{кипіння}}. \]

Цей підсумковий тепловий потік (\( Q_{\text{total}} \)) відповідає кількості теплоти, яку необхідно надати для нагрівання 5 літрів води від кімнатної температури до кипіння.