а) Сколько тепла нужно передать воде, чтобы ее нагреть до температуры кипения? б) Сколько тепла нужно передать воде

Морской_Искатель_333

30

а) Чтобы нагреть воду до температуры кипения, нам понадобится тепло, которое мы рассчитаем с помощью формулы:

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

где \(Q\) - количество тепла, \(m\) - масса воды, \(c\) - удельная теплоемкость воды, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды \(c\) составляет около 4.18 Дж/(г \cdot °C) (приближенное значение). Пусть масса воды \(m\) равна \(x\) граммов, а начальная температура равна \(T_1\), а температура кипения равна \(T_2\) (100 °C).

Тогда изменение температуры, \(\Delta T\), будет равно разности между температурой кипения и начальной температурой воды: \(\Delta T = T_2 - T_1\).

Тепло, которое нам нужно передать воде, чтобы ее нагреть до температуры кипения, будет равно:

\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T = x \cdot 4.18 \cdot (100 - T_1)\]

б) Чтобы превратить всю воду в пар при температуре кипения, нам понадобится дополнительное количество тепла, которое также можно рассчитать с помощью формулы:

\[Q = m \cdot L\]

где \(L\) - удельная теплота парообразования воды, которая составляет около 2260 кДж/кг (приближенное значение).

В этом случае масса воды \(m\) будет равна массе воды, которую мы рассчитали в предыдущем пункте (а).

Тепло, которое нам нужно передать воде при температуре кипения, чтобы превратить ее в пар, будет равно:

\[Q = x \cdot 2260\]

в) Чтобы превратить всю воду при начальной температуре в пар при 100 °C, нам нужно сначала нагреть ее до температуры кипения, а затем превратить ее в пар. Тепло, которое нам нужно передать воде, можно рассчитать как сумму тепла, рассчитанного в пункте (а) и тепла, рассчитанного в пункте (б):

\[Q = x \cdot 4.18 \cdot (100 - T_1) + x \cdot 2260\]

г) Чтобы рассчитать количество тепла, которое должно выделяться при сжигании топлива, чтобы 40% этого количества тепла было достаточно для превращения всей воды в пар, мы можем использовать следующую формулу:

\[Q_{\text{топлива}} = \frac{Q_{\text{воды}}}{0.4}\]

где \(Q_{\text{воды}}\) - количество тепла, рассчитанное в пункте (б).

Таким образом, количество тепла, которое должно выделяться при сжигании топлива, будет равно:

\[Q_{\text{топлива}} = \frac{x \cdot 2260}{0.4}\]