10. Сосуд содержит 4 литра воды при температуре 15 °C. [2] a) Какова масса этой воды? (Плотность = 1000 кг/м³

Maksimovich

34

a) Для расчета массы воды воспользуемся формулой:

\[
\text{{Масса}} = \text{{Объем}} \times \text{{Плотность}}
\]

Подставляя значения, получаем:

\[
\text{{Масса}} = 4 \, \text{{л}} \times 1000 \, \text{{кг/м³}} = 4000 \, \text{{кг}}
\]

Ответ: масса воды равна 4000 кг.

б) Для расчета тепла, необходимого для нагрева воды до точки кипения, воспользуемся формулой:

\[
\text{{Тепло}} = \text{{Масса}} \times \text{{Теплоемкость}} \times \Delta \text{{Температура}}
\]

где \(\Delta \text{{Температура}}\) - разница между начальной и конечной температурами.

В данном случае начальная температура равна 15 °C, а конечная температура - точка кипения воды, которая составляет 100 °C. Следовательно:

\[
\Delta \text{{Температура}} = 100 °C - 15 °C = 85 °C
\]

Подставляя значения, получаем:

\[
\text{{Тепло}} = 4000 \, \text{{кг}} \times 4200 \, \text{{Дж/(кг °C)}} \times 85 °C = 14,280,000 \, \text{{Дж}}
\]

Ответ: для нагрева воды до точки кипения требуется 14,280,000 Дж тепла.

Теперь рассчитаем количество тепла, необходимого для превращения воды в пар. Используем формулу:

\[
\text{{Тепло парообразования}} = \text{{Масса}} \times \text{{Теплота парообразования}}
\]

Подставляя значения, получаем:

\[
\text{{Тепло парообразования}} = 4000 \, \text{{кг}} \times 2.3 \times 10^6 \, \text{{Дж/кг}} = 9.2 \times 10^9 \, \text{{Дж}}
\]

Ответ: для превращения воды в пар требуется 9.2 \times 10^9 Дж тепла.

c) Чтобы определить общее количество затраченного тепла, сложим количество тепла, необходимого для нагрева до точки кипения и количество тепла, необходимого для превращения воды в пар:

\[
\text{{Общее количество тепла}} = \text{{Тепло нагрева}} + \text{{Тепло парообразования}}
\]

Подставляя значения, получаем:

\[
\text{{Общее количество тепла}} = 14,280,000 \, \text{{Дж}} + 9.2 \times 10^9 \, \text{{Дж}} = 9,213,280,000 \, \text{{Дж}}
\]

Ответ: общее количество затраченного тепла равно 9,213,280,000 Дж.