Какова масса воды, которая была нагрета до пара при использовании 51 МДж теплоты, если ее исходная температура была
Какова масса воды, которая была нагрета до пара при использовании 51 МДж теплоты, если ее исходная температура была 30 ºС? Запишите ответ в килограммах, округленный до целого числа. Известно, что удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/(кг·°С), а удельная теплота парообразования воды - 2300 кДж/кг. Температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении.
02.07.2024 03:12
Инструкция:
Для решения этой задачи, мы должны использовать закон сохранения энергии. Количество теплоты, которое поглощает или выделяется веществом при теплообмене, можно рассчитать, используя следующее уравнение:
Q = mcΔT + mL
Где Q - количество теплоты (в данном случае 51 МДж), m - масса вещества (которую мы хотим найти), c - удельная теплоемкость вещества (4200 Дж/(кг·°С)), ΔT - изменение температуры и L - удельная теплота парообразования (2300 кДж/кг).
Мы знаем, что вода начально находится в жидком состоянии при 30 ºС и нагревается до парообразования, то есть до 100 ºС (температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении). Поэтому ΔT равно 100 ºC - 30 ºC = 70 ºC.
Теперь мы можем записать уравнение и решить его:
51 МДж = m * 4200 Дж/(кг·°С) * 70 ºC + m * 2300 кДж/кг
Для удобства вычислений, всюду переведем в кг, и изменим единицы массы теплоотдачи:
51 МДж = m * 4200 Дж/(кг·°С) * 70 ºC + m * 2,3 МДж/кг
Теперь объединим коэффициент при первом слагаемом:
51 МДж = m * (4200 Дж/(кг·°С) * 70 ºC + 2,3 МДж/кг)
Теперь, решим это уравнение относительно m:
51 МДж = m * (294000 Дж/(кг·°С) + 2,3 МДж/кг)
51 МДж = m * (294000 Дж/(кг·°С) + 2300 кДж/кг)
Теперь, разделим обе части уравнения на (294000 Дж/(кг·°С) + 2300 кДж/кг):
m = 51 МДж / (294000 Дж/(кг·°С) + 2300 кДж/кг)
Теперь проведем все необходимые вычисления и округлите результат до целого числа, чтобы получить массу воды в килограммах.
Дополнительный материал:
Заполним данное уравнение данными задачи:
m = 51 МДж / (294000 Дж/(кг·°С) + 2300 кДж/кг)
m = 51 * 10^6 Дж / (294000 Дж/(кг·°С) + 2300 * 10^3 Дж/кг)
Округляем результат до целого числа:
m ≈ 174 кг
Совет:
Когда решаете задачи по теплообмену и фазовым переходам, обратите внимание на единицы измерения и правильное перевод величин, чтобы избежать ошибок в расчетах.
Задача на проверку:
Нагреватель отдает 2000 Дж теплоты железному стержню массой 0,5 кг. Если начальная температура стержня была 20 °C, а его конечная температура 80 °C, какое количество теплоты поглотит тот же стержень, чтобы остыть до исходной температуры? Удельная теплоемкость железа составляет 450 Дж/(кг·°C). Ответ округлите до целого числа.