3. Сколько теплоты нужно для нагревания и испарения m=480 г воды с температурой t1=60 0C до температуры кипения?

Камень

25

Решение:

1. Начнем с расчета количества теплоты, необходимого для нагревания воды до температуры кипения:

Масса воды, \(m = 480\) г = \(0.48\) кг
Начальная температура, \(t_1 = 60 \,^{\circ}C = 60 + 273 = 333 \,K\)
Температура кипения, \(t_2 = 100 \,^{\circ}C = 100 + 273 = 373 \,K\)
Удельная теплоемкость воды, \(C = 4200\) Дж/кг·\(^{\circ}C\)

Теплота, необходимая для нагревания воды до температуры кипения будет равна:
\[ Q = m \cdot C \cdot (t_2 - t_1) \]
\[ Q = 0.48 \,кг \cdot 4200 \,Дж/кг\cdot ^{\circ}C \cdot (373 - 333) \,K \]
\[ Q = 0.48 \cdot 4200 \cdot 40 \,кДж\]
\[ Q = 80640 \,кДж\]

Следовательно, необходимо \(80.64 \,кДж\) тепла для нагревания воды до температуры кипения.

2. Теперь рассчитаем необходимое количество теплоты для испарения воды:

Удельная теплота парообразования воды, \(L = 2.3 \cdot 10^6\) Дж/кг

Теплота, необходимая для испарения воды будет:
\[ Q = m \cdot L \]
\[ Q = 0.48 \,кг \cdot 2.3 \cdot 10^6 \,Дж/кг \]
\[ Q = 1.104 \cdot 10^6 \,Дж \]

Таким образом, для испарения \(480\) г воды требуется \(1.104 \,МДж\) тепла.

3. Суммируем оба количества теплоты, чтобы определить общее количество тепла, необходимого для нагревания и испарения воды:
\[ Q_{total} = 80.64 \,кДж + 1.104 \,МДж \]
\[ Q_{total} = 1184.64 \,кДж \]

Таким образом, для нагревания и испарения \(480\) г воды с \(60 \,^{\circ}C\) до температуры кипения требуется \(1184.64 \,кДж\) тепла.

4. График нагревания и испарения воды можно представить в виде такой схемы:

\[ \begin{array}{|c|c|}
\hline
\text{Этап} & \text{Переданная теплота (кДж)} \\
\hline
\text{Нагревание до кипения} & 80.64 \\
\hline
\text{Испарение} & 1104 \\
\hline
\text{Всего} & 1184.64 \\
\hline
\end{array} \]

Теперь у школьников должен быть полный набор информации о необходимом количестве тепла для данного процесса.