Какое количество теплоты потребуется для преобразования 2 килограммов воды, начальная температура которой составляет

София

55

Для решения данной задачи, мы можем воспользоваться формулой для расчета теплоты:

\( Q = mc\Delta T + mL \)

где:
\( Q \) - количество теплоты,
\( m \) - масса вещества,
\( c \) - удельная теплоемкость вещества,
\( \Delta T \) - изменение температуры,
\( L \) - удельная теплота парообразования.

В данной задаче, у нас есть 2 килограмма воды, начальная температура которой составляет 50 градусов Цельсия. Мы хотим преобразовать эту воду в пар. Удельная теплоемкость воды равна 4200 дж/(кг с), и удельная теплота парообразования составляет 2,3 * 10^6 дж/кг.

Для начала, найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды до точки кипения. Для этого воспользуемся формулой:

\( Q_1 = mc\Delta T \)

где:
\( Q_1 \) - количество теплоты для разогрева воды,
\( m \) - масса воды,
\( c \) - удельная теплоемкость воды,
\( \Delta T \) - изменение температуры (разница между начальной и конечной температурами).

Изначально, вода имеет температуру 50 градусов Цельсия, а точка кипения воды составляет 100 градусов Цельсия. Следовательно, разница температур равна:

\( \Delta T = 100 - 50 = 50 \) градусов Цельсия.

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты для разогрева воды:

\( Q_1 = 2 \, \text{кг} \times 4200 \, \text{Дж/(кг с)} \times 50 \, \text{градусов Цельсия} \)

\( Q_1 = 420000 \, \text{Дж} \)

После того, как вся вода разогреется до точки кипения, нам нужно учесть количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар. Для этого воспользуемся формулой:

\( Q_2 = mL \)

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

Расчет будет следующим:

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

\( Q_2 = 4600000 \, \text{Дж} \)

Теперь мы можем найти общее количество теплоты, необходимое для превращения 2 килограммов воды в пар, суммируя значения \( Q_1 \) и \( Q_2 \):

\( Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 \)

\( Q_{\text{общ}} = 420000 \, \text{Дж} + 4600000 \, \text{Дж} \)

\( Q_{\text{общ}} = 5020000 \, \text{Дж} \)

Таким образом, для преобразования 2 килограммов воды, начальная температура которой составляет 50 градусов Цельсия, в пар, нам потребуется 5020000 дж.