Сколько теплоты необходимо передать 50 граммам воды, которая имеет температуру 0 градусов Цельсия, чтобы нагреть

Snezhinka_9407

9

Чтобы решить эту задачу, нам нужно учесть два процесса: нагревание воды от 0°C до 100°C и последующее превращение половины ее массы в пар.

1. Нагревание воды от 0°C до 100°C:
Для этого нам понадобится использовать формулу для расчета теплоемкости:
\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\)
где:
- \(Q\) - количество теплоты, передаваемой веществу (в джоулях, Дж),
- \(m\) - масса вещества (в килограммах, кг),
- \(c\) - удельная теплоемкость вещества (в джоулях на килограмм-градус Цельсия, Дж/кг·°C),
- \(\Delta T\) - изменение температуры (в градусах Цельсия, °C).

Удельная теплоемкость воды составляет приблизительно 4.18 Дж/кг·°C. Также у нас есть масса воды - 50 г.

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты для нагревания воды:
\(\Delta T = 100°C - 0°C = 100°C\)
\(Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T = 0.05 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{Дж/кг}\cdot°C \cdot 100°C = 209 \, \text{Дж}\)

Таким образом, чтобы нагреть 50 г воды от 0°C до 100°C, необходимо передать 209 Дж (джоулей) теплоты.

2. Превращение половины массы воды в пар:
Тепло, необходимое для превращения воды в пар, называется теплотой испарения. Теплота испарения воды составляет примерно 2260 кДж/кг.

Чтобы рассчитать количество теплоты для превращения половины массы воды в пар, нам нужно узнать половину массы воды (50 г / 2 = 25 г), затем преобразовать ее в килограммы (0,025 кг).

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты для превращения половины массы воды в пар:
\(Q_2 = m \cdot \text{теплота испарения} = 0.025 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 56.5 \, \text{кДж}\)

Таким образом, чтобы превратить половину массы 50 г воды в пар, необходимо передать 56.5 кДж (килоджоулей) теплоты.

Теперь мы можем посчитать общее количество теплоты, необходимое для нагревания воды от 0°C до кипения и превращения половины ее массы в пар:
\(Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 = 209 \, \text{Дж} + 56.5 \, \text{кДж} = 56209 \, \text{Дж} = 56.2 \, \text{кДж}\)

Таким образом, чтобы нагреть 50 г воды от 0°C до кипения и превратить половину ее массы в пар, необходимо передать около 56.2 килоджоулей теплоты.