Расчет массы воды, нагреваемой и выпариваемой при делении урана-235
Какова масса воды, которую можно нагреть от 20 до 100 градусов и выпарить, используя энергию, выделяющуюся при делении
Какова масса воды, которую можно нагреть от 20 до 100 градусов и выпарить, используя энергию, выделяющуюся при делении 9,4 г урана-235? Учитывайте, что при каждом делении ядра урана выделяется энергия 200 мэВ. Значения для удельной теплоемкости воды составляют 4,2 кДж/(кг*К), а для удельной теплоты парообразования - 2,3 МДж/кг. Предположим отсутствие потерь энергии. Требуется вычислить массу воды заранее.
18.12.2023 19:18
Написать свой ответ:
Объяснение: Для решения этой задачи нам необходимо учесть два процесса - нагревание воды от 20 до 100 градусов и ее последующее выпаривание. Для расчета массы воды, которую можно нагреть и выпарить, мы будем использовать выделяющуюся энергию при делении урана-235 и удельные теплоемкость и теплоту парообразования воды.
Первым шагом мы расчитаем количество энергии, выделяющейся при делении 9,4 г урана-235. У нас есть информация, что при делении каждого ядра урана выделяется 200 мэВ энергии. Для расчета общей энергии мы умножим количество делений на энергию от каждого деления:
Энергия = количество делений × энергия от каждого деления
Энергия = масса урана-235 / молярная масса урана-235 × энергия от каждого деления
Затем мы рассчитаем количество тепла, необходимое для нагревания воды с начальной температурой 20 градусов до температуры кипения, равной 100 градусам. Для этого мы используем формулу:
Тепло = масса воды × удельная теплоемкость воды × изменение температуры
И, наконец, мы рассчитаем количество тепла, необходимое для выпаривания нагретой воды. Для этого мы используем формулу:
Тепло = масса воды × удельная теплота парообразования
Общая масса воды, которую мы можем нагреть и выпарить, будет равна сумме массы воды, необходимой для нагрева и массы воды, необходимой для выпаривания.
Доп. материал: Задача: Какова масса воды, которую можно нагреть от 20 до 100 градусов и выпарить, используя энергию, выделяющуюся при делении 9,4 г урана-235?
Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить удельную теплоёмкость, удельную теплоту парообразования и принцип сохранения энергии.
Закрепляющее упражнение: Сколько массы воды можно нагреть от 25 до 90 градусов и выпарить, используя энергию, выделяющуюся при делении 7,6 г урана-235? (Удельная теплоемкость воды - 4,18 кДж/(кг*К), удельная теплота парообразования - 2,26 МДж/кг)