Какое количество теплоты будет необходимо, чтобы испарить 100 г воды при температуре 50° С? Удельная теплоемкость воды

Чернышка

4

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится знание формул для нахождения количества теплоты.

Сначала нам нужно найти количество теплоты, необходимое для нагревания воды до точки кипения. Для этого мы используем формулу:

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

где \(Q_1\) - количество теплоты, \(m\) - масса воды, \(c\) - удельная теплоемкость воды, \(\Delta T\) - изменение температуры.

В данном случае масса воды составляет 100 г (или 0,1 кг), удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг·°С, а изменение температуры составляет \(50°С - 0°С = 50°С\). Подставляя все значения в формулу, получаем:

\(Q_1 = 0,1 \cdot 4200 \cdot 50 = 21000\) Дж

Таким образом, нам потребуется 21000 Дж теплоты, чтобы нагреть 100 г воды до точки кипения.

Затем мы должны учесть количество теплоты, необходимое для парообразования воды. Для этого мы используем формулу:

\(Q_2 = m \cdot L\)

где \(Q_2\) - количество теплоты, \(m\) - масса воды, \(L\) - удельная теплота парообразования.

В нашем случае масса воды также равна 100 г (или 0,1 кг), а удельная теплота парообразования составляет 2300 кДж/кг. Подставляя значения в формулу, получаем:

\(Q_2 = 0,1 \cdot 2300 = 230\) кДж

Теперь мы знаем, что нам потребуется 230 кДж теплоты, чтобы испарить 100 г воды.

В итоге, общее количество теплоты, необходимое для испарения 100 г воды при температуре 50°С, составит сумму \(Q_1\) и \(Q_2\):

\(Q_{\text{общее}} = Q_1 + Q_2 = 21000 \, \text{Дж} + 230 \, \text{кДж}\)

Чтобы сложить эти две величины, их нужно привести к одной единице измерения. Приведем килоджоули к джоулям:

\(230 \, \text{кДж} = 230,000 \, \text{Дж}\)

Теперь складываем:

\(Q_{\text{общее}} = 21000 \, \text{Дж} + 230,000 \, \text{Дж} = 251,000 \, \text{Дж}\)

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для испарения 100 г воды при температуре 50°С, составляет 251,000 Дж.