Сколько теплоты потребуется для нагрева 3 кг воды с температурой 20 °C до кипения, а затем ее превращения в пар

Тема урока: Теплообмен

Объяснение:

Для того чтобы решить данную задачу, нам понадобится учитывать несколько физических величин и процессов.

1. Сначала нам нужно определить количество теплоты, необходимое для нагрева воды с температурой 20 °C до точки кипения. Для этого мы можем использовать формулу теплового равновесия:

Q1 = m * c * ΔT,

где Q1 - количество теплоты, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.
Здесь, м - 3 кг, c - 4,18 Дж/(г * °C), ΔT - (100 °C - 20 °C) = 80 °C.

Подставляя значения в формулу, получаем:

Q1 = 3 кг * 4,18 Дж/(г * °C) * 80 °C = 1004,8 кДж.

Таким образом, теплота, необходимая для нагрева воды, составляет 1004,8 кДж.

2. Затем нам нужно определить количество теплоты, которое понадобится для превращения воды в пар. Для этого мы используем формулу:

Q2 = m * L,

где Q2 - количество теплоты, L - удельная теплота парообразования воды.
Здесь m - 3 кг, L - 2260 кДж/кг.

Подставляя значения в формулу, получаем:

Q2 = 3 кг * 2260 кДж/кг = 6780 кДж.

Таким образом, теплота, необходимая для превращения воды в пар, составляет 6780 кДж.

3. Общее количество теплоты будет равно сумме Q1 и Q2:

Qобщ = Q1 + Q2 = 1004,8 кДж + 6780 кДж = 7784,8 кДж.

Таким образом, общее количество теплоты, потребуемое для нагрева 3 кг воды с 20 °C до кипения и ее превращения в пар, составляет 7784,8 кДж.

Демонстрация:
Найдите количество теплоты, необходимое для нагрева 5 кг воды с температурой 25 °C до кипения и ее превращения в пар. Удельная теплоемкость воды считайте равной 4,18 Дж/(г * °C), а удельную теплоту парообразования равной 2260 кДж/кг.

Совет:
При решении задач по теплообмену важно внимательно читать условие задачи и правильно подставлять значения в формулы. Также обратите внимание на единицы измерения используемых величин и правильно переводите их в систему СИ, если необходимо.

Задача для проверки:
Сколько теплоты потребуется для нагрева 2 кг воды с температурой 15 °C до точки кипения и ее превращения в пар? Удельная теплоемкость воды составляет 4,18 Дж/(г * °C), а удельная теплота парообразования воды - 2260 кДж/кг.