Сколько теплоты выделяется при конденсации водяного пара, если его 40 г попали в калориметр с 1 кг воды и после

Сергеевич

43

Для решения данной задачи нам потребуется использовать уравнение теплового баланса. Когда вода конденсируется, она выделяет теплоту. Это количество теплоты можно рассчитать, зная массу пара и изменение его температуры.

Шаг 1: Найдем количество теплоты, необходимое для охлаждения пара с температуры 100°C до температуры кипения (100°C). Для этого воспользуемся формулой:

\[Q = mc\Delta T,\]

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

Сначала найдем количество теплоты, необходимое для охлаждения пара с температуры 100°C до температуры кипения воды (100°C):
\[Q_1 = 40 г \times 2.01 \frac{Дж}{г\cdot°C} \times (100-100)°C = 0 Дж.\]

Шаг 2: Теперь найдем количество теплоты, выделившееся при конденсации пара в воду. Поскольку вода и водяной пар находятся в тепловом равновесии и их температура стала 60°C, то для вычисления количества выделенной теплоты воспользуемся той же формулой:

\[Q_2 = mc\Delta T,\]

где:
\(m\) - масса вещества,
\(c\) - удельная теплоемкость,
\(\Delta T\) - изменение температуры.

Выразим массу воды, которая нагрелась:
\[40 г водяного пара = 40 мл воды,\]
\[m_в = 1 кг + 0.04 кг = 1.04 кг = 1040 г.\]

Теперь найдем количество выделенной теплоты:
\[Q_2 = 1040 г \times 4.18 \frac{Дж}{г\cdot°C} \times (60-100)°C = -17472 Дж.\]

Итак, общее количество теплоты, выделенное при конденсации водяного пара, равно сумме теплоты на обоих этапах:
\[Q_{итог} = Q_1 + Q_2 = 0 Дж - 17472 Дж = -17472 Дж.\]

Следовательно, при конденсации водяного пара выделилось 17472 Дж теплоты.