Скільки теплоти потрібно подіати на 50 грам води, щобі підняти її температуру з 20°C до точки кипіння та перетворити

Grigoryevich

58

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится использовать два вида теплоты: теплоту нагревания и теплоту испарения.

1. Теплота нагревания воды:
Теплота, необходимая для нагревания определенной массы вещества, может быть вычислена с использованием формулы:

\(Q = mc\Delta T\),

где:
Q - теплота (в джоулях),
m - масса вещества (в килограммах),
c - удельная теплоемкость вещества (в джоулях на градус Цельсия),
\(\Delta T\) - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Для воды \(c = 4.186 \, \text{Дж/г °C}\) (теплоемкость воды).

В данной задаче нам известны:
m = 50 г (масса воды);
\(\Delta T\) = 100 °C (изменение температуры, так как вода должна достичь точки кипения, которая составляет 100 °C - 20 °C = 80 °C).

Теплота нагревания воды будет равна:
\(Q_1 = 50 \, \text{г} \times 4.186 \, \text{Дж/г°C} \times 80 \, \text{°C}\).

2. Теплота испарения:
Теплота испарения - это энергия, необходимая для превращения единицы массы воды в пар при постоянной температуре. Для воды теплота испарения составляет \(L = 2260 \, \text{кДж/кг}\) (2260 килоджоулей на килограмм).

В данной задаче нам необходимо узнать, сколько теплоты необходимо для преобразования половины массы воды в пар. Половина массы воды составляет \(50 \, \text{г}/2 = 25 \, \text{г}\).

Теплота испарения этого количества воды будет равна:
\(Q_2 = 25 \, \text{г} \times (2260 \, \text{кДж/кг}) = 25 \, \text{г} \times (2260 \times 1000 \, \text{Дж/г})\).

Итак, общая теплота, необходимая для достижения цели задачи, будет равна сумме двух теплот:
\(Q_{\text{общая}} = Q_1 + Q_2\).

Теперь мы можем вычислить эту величину и получить окончательный ответ.