Какое количество теплоты выделяется при конденсации 8 кг водяного пара, имеющего температуру 100°C, и последующем

Содержание вопроса: Количество теплоты при конденсации и охлаждении воды

Пояснение:
Когда водяной пар конденсируется водой, он переходит из газообразного состояния в жидкое состояние. При этом происходит выделение теплоты, так как при конденсации энергия передается от пара к окружающей среде. Для вычисления количества теплоты, выделяющегося при конденсации воды, мы используем следующую формулу:

Q = m * L

Где:
Q - количество теплоты (в Дж)
m - масса воды (в кг)
L - удельная конденсационная теплота парообразования (в Дж/кг)

Когда полученная вода охлаждается, происходит переход ее температуры до заданного значения. Для вычисления количества теплоты, которая будет убрана из воды при охлаждении, используется формула:

Q = m * C * ΔT

Где:
C - удельная теплоемкость воды (в Дж/кг)
ΔT - изменение температуры (в K)

Построение графика процесса позволяет визуализировать изменение количества теплоты во время конденсации и охлаждения воды.

Например:
Дано:
Масса воды (m) = 8 кг
Температура пара (T1) = 100°C
Температура охлаждающей воды (T2) = 20°C

1. Вычислим количество теплоты, выделяющейся при конденсации:
Удельная конденсационная теплота парообразования (L) обычно составляет около 2260 кДж/кг. Используем это значение для расчета:

Q1 = m * L = 8 кг * 2260 кДж/кг = 18080 кДж

2. Вычислим количество теплоты, убирающейся при охлаждении:

Удельная теплоемкость воды (C) составляет приблизительно 4186 Дж/кг·K.
ΔT = T1 - T2 = 100°C - 20°C = 80 K

Q2 = m * C * ΔT = 8 кг * 4186 Дж/кг·K * 80 K = 2670080 Дж

3. Теперь построим график, где на оси абсцисс будет время, а на оси ординат - количество теплоты в Дж. Начальный момент времени будет соответствовать началу процесса, а конечный - его завершению. Вначале будет прямая линия, соответствующая конденсации пара, а затем по горизонтальной оси будет линия, соответствующая охлаждению образовавшейся воды до 20°C.

Совет:
Для лучшего понимания процесса конденсации и охлаждения воды, полезно вспомнить, что конденсация - это процесс, при котором пар становится жидкостью, а охлаждение - это процесс, при котором температура уменьшается. Уделите внимание формулам и их правильному использованию при выполнении расчетов.

Упражнение:
Сколько теплоты выделится при конденсации 12 кг водяного пара, имеющего температуру 80°C, и последующем охлаждении образовавшейся воды до 10°C? Постройте график процесса.