Сколько теплоты выделяется при конденсации 200 граммов водяного пара, который имеет температуру 100 градусов

Лунный_Свет

9

Для решения этой задачи мы должны учитывать два процесса: конденсацию водяного пара и охлаждение воды. Давайте рассмотрим каждый процесс по отдельности.

1. Конденсация водяного пара:
Когда водяной пар конденсируется, он переходит из газообразного состояния в жидкое состояние при постоянной температуре. В данном случае мы имеем водяной пар с массой 200 граммов и температурой 100 градусов Цельсия.

Для вычисления количества выделяющейся теплоты при конденсации мы можем использовать следующую формулу:
\( Q = m \cdot L \),
где
\( Q \) - количество выделяющейся теплоты,
\( m \) - масса вещества (в данном случае водяного пара),
\( L \) - удельная теплота конденсации.

Удельная теплота конденсации воды равна 2260 Дж/г, что означает, что чтобы конденсировать 1 грамм водяного пара, нам необходимо выделить 2260 Дж теплоты.

Таким образом, мы можем найти количество выделяющейся теплоты при конденсации следующим образом:
\( Q_{\text{конденсация}} = m_{\text{пар}} \cdot L_{\text{конденсации}} \),
\( Q_{\text{конденсация}} = 200 \, \text{г} \cdot 2260 \, \text{Дж/г} \).

2. Охлаждение воды:
Затем мы должны рассчитать количество теплоты, которое необходимо извлечь, чтобы охладить полученную жидкую воду с 100 градусов до 40 градусов Цельсия.

Для этого нам понадобится другая формула:
\( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \),
где
\( Q \) - количество теплоты,
\( m \) - масса вещества (вода в данном случае),
\( c \) - удельная теплоемкость,
\( \Delta T \) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды составляет около 4,18 Дж/(г·°C). Таким образом, мы можем рассчитать количество теплоты, которое необходимо извлечь при охлаждении от 100 градусов до 40 градусов Цельсия:
\( Q_{\text{охлаждение}} = m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T_{\text{воды}} \),
\( Q_{\text{охлаждение}} = 200 \, \text{г} \cdot 4,18 \, \text{Дж/(г·°C)} \cdot (100 - 40) \, \text{°C} \).

Теперь мы можем сложить количество теплоты, выделяющееся при конденсации, и количество теплоты, необходимое для охлаждения воды, чтобы получить общее количество выделяющейся теплоты:
\( Q_{\text{общее}} = Q_{\text{конденсация}} + Q_{\text{охлаждение}} \).

Расчеты дают нам значение общего количества выделяющейся теплоты. Не забывайте указывать единицы измерения при записи ответа.