Сколько воды образовалось при конденсации водяного пара, при которой выделилось 6,9 МДж тепла при 100°C? Запишите ответ

  • 3
Сколько воды образовалось при конденсации водяного пара, при которой выделилось 6,9 МДж тепла при 100°C? Запишите ответ в литрах. Удельная теплота парообразования воды составляет 2,3·106 Дж/кг, а плотность воды — 1,0 г/см3.
Artemiy
24
Для решения этой задачи нам понадобится использовать уравнение теплового баланса:

\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T + m \cdot L\),

где \(Q\) - количество выделенного тепла (в данном случае 6,9 МДж),
\(m\) - масса вещества, в данном случае вода,
\(c\) - удельная теплоёмкость вещества (у воды это значение приближенно равно 4,186 Дж/г°С),
\(\Delta T\) - изменение температуры вещества,
\(L\) - удельная теплота парообразования (2,3·10^6 Дж/кг в данной задаче).

Нам известна удельная теплота парообразования и изменение температуры (\(\Delta T\)). Массу вещества (молекулы воды) мы можем найти, используя плотность воды.

Но прежде чем продолжим с вычислениями, переведём 6,9 МДж в джоули:

\(1\) МДж \(= 10^6\) Дж.

Поэтому 6,9 МДж \(= 6,9 \cdot 10^6\) Дж.

Теперь мы готовы вычислить массу воды:

\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T + m \cdot L\).

Подставляем известные значения:

\(6,9 \cdot 10^6 = m \cdot 4,186 \cdot (100 - 0) + m \cdot 2,3 \cdot 10^6\).

Упрощаем:

\(6,9 \cdot 10^6 = 4,186 \cdot 10^2 \cdot m + 2,3 \cdot 10^6 \cdot m\).

Объединяем однотипные слагаемые:

\(6,9 \cdot 10^6 = (4,186 \cdot 10^2 + 2,3 \cdot 10^6) \cdot m\).

Складываем числа:

\(6,9 \cdot 10^6 = 6,509 \cdot 10^2 \cdot m\).

Разделим обе части уравнения на \(6,509 \cdot 10^2\):

\(\frac{6,9 \cdot 10^6}{6,509 \cdot 10^2} = m\).

Вычислим выражение в левой части:

\(\frac{6,9}{6,509} \cdot \frac{10^6}{10^2} = m\).

Это равносильно:

\(1,06096657 \cdot 10^3 = m\).

Теперь у нас есть масса воды, выраженная в граммах (так как массу всегда измеряют в граммах в СИ).

Чтобы найти объём воды, который равен количеству воды, нужно разделить массу воды на плотность воды. Для этого подставим значения:

\[V = \frac{m}{\rho}\],

\[V = \frac{1,06096657 \cdot 10^3}{1.0}\],

\[V = 1,06096657 \cdot 10^3\].

Полученное значение объёма воды равно 1,06096657 литров (с округлением). Таким образом, образуется примерно 1,1 литра воды при данной конденсации водяного пара.