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:

$$\text{{Тепло}}=\text{{Масса}}\times \text{{Теплоемкость}}\times \mathrm{\Delta }\text{{Температура}}$$

где $\mathrm{\Delta }\text{{Температура}}$ - 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:

$$\mathrm{\Delta }\text{{Температура}}=100°C-15°C=85°C$$

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.