Какое количество энергии требуется для превращения 2 килограммов воды, исходно имеющей температуру 50 градусов Цельсия

Марго

46

Для решения этой задачи мы должны разделить процесс на две части: нагревание воды до точки кипения и парообразование. Давайте начнем с первой части:

1) Нагревание воды до точки кипения:

Для этого мы будем использовать следующую формулу:

\( Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T \),

где:
- \(Q_1\) - количество тепла, необходимое для нагревания воды до точки кипения,
- \(m\) - масса воды,
- \(c\) - теплоемкость воды,
- \(\Delta T\) - изменение температуры.

Масса воды \(m\) равна 2 кг и теплоемкость воды \(c\) равна 4200 Дж/(кг·°C). Чтобы найти изменение температуры \(\Delta T\), мы вычтем начальную температуру 50°C из температуры кипения 100°C:

\(\Delta T = 100°C - 50°C = 50°C\).

Теперь подставим все значения в формулу:

\( Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 50°C = 420000 \, \text{Дж} \).

Таким образом, количество энергии, необходимой для нагревания 2 кг воды до точки кипения, составляет 420000 Дж.

2) Парообразование:

Для этого шага мы будем использовать формулу:

\( Q_2 = m \cdot L \),

где:
- \(Q_2\) - количество тепла, необходимое для парообразования,
- \(m\) - масса воды,
- \(L\) - удельная теплота парообразования.

Масса воды \(m\) равна 2 кг, а удельная теплота парообразования \(L\) равна \(2,3 \times 10^6\) Дж/кг. Подставим значения в формулу:

\( Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 2,3 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} = 4,6 \times 10^6 \, \text{Дж} \).

Таким образом, количество энергии, необходимое для парообразования 2 кг воды, составляет \(4,6 \times 10^6\) Дж.

Итак, чтобы превратить 2 кг воды, исходно имеющей температуру 50°C, в пар, нам понадобится:

\( Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 = 420000 \, \text{Дж} + 4,6 \times 10^6 \, \text{Дж} = 4,62 \times 10^6 \, \text{Дж} \).

Таким образом, количество энергии, требуемое для превращения 2 кг воды в пар, составляет \(4,62 \times 10^6\) Дж.