Какую энергию требуется для производства дистиллированной воды, если в аппарате используют 10 литров воды

Moroznyy_Voin_8375

61

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится знание формулы для расчета тепловой энергии. Формула звучит следующим образом:

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

Где:
- \( Q \) - тепловая энергия (в жоулях)
- \( m \) - масса вещества (в килограммах)
- \( c \) - удельная теплоемкость вещества (в жоулях на килограмм-градус Цельсия)
- \( \Delta T \) - изменение температуры (в градусах Цельсия)

Нам дано, что в аппарате используют 10 литров воды при температуре 20 градусов Цельсия. Для начала нам нужно найти массу этой воды. Обратимся к единицам измерения: 1 литр воды массой равен 1 килограмму. Таким образом, вы можете сказать, что масса воды составляет 10 кг.

Теперь нужно найти тепловую энергию для нагревания этого объема воды до кипения. Мы знаем, что в данном случае произойдет нагрев от 20 до 100 градусов Цельсия (так как это кипение). Используем формулу:

\[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T_1 \]

Где \( \Delta T_1 = T_1 - T_0 \) (изменение температуры).

Теперь, учитывая все это, мы можем продолжить решение.

По таблицам физических свойств воды ее удельная теплоемкость составляет около 4.18 Дж/градус Цельсия. Подставим значения в формулу:

\[ Q_1 = 10 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{Дж/градус Цельсия} \cdot (100 - 20) \, \text{градус Цельсия} \]

\[ Q_1 = 10 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{Дж/градус Цельсия} \cdot 80 \, \text{градус Цельсия} \]

\[ Q_1 = 3344 \, \text{Дж} \]

Таким образом, для нагревания 10 литров воды от 20 градусов Цельсия до кипения потребуется 3344 Дж энергии.

Далее, нам нужно узнать энергию, необходимую для выпаривания 2 литров этих уже нагретых воды. Нас интересует тепловая энергия \( Q_2 \). Чтобы найти ее, мы используем ту же формулу:

\[ Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T_2 \]

Где \( \Delta T_2 \) - изменение температуры в данном случае. Они кипятятся, поэтому имеют одну и ту же температуру, равную точке кипения воды — 100 градусов Цельсия.

Подставим значения:

\[ Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{Дж/градус Цельсия} \cdot (100 - 100) \, \text{градус Цельсия} \]

\[ Q_2 = 0 \, \text{Дж} \]

Таким образом, нам не потребуется дополнительная энергия для выпаривания уже нагретой воды.

Итак, суммируя энергию для нагревания воды и выпаривания, общая энергия, необходимая для производства дистиллированной воды, составляет 3344 Дж