Сколько теплоты выделяется при конденсации 5 килограммов водяного пара, имеющего температуру 100 градусов

Физика: Теплообмен

Инструкция:

Переход вещества из одной фазы в другую сопровождается обменом теплоты. В данной задаче рассматривается конденсация водяного пара и его последующее охлаждение.

Для первого этапа - конденсации пара в воду - мы знаем следующие величины:
- Масса пара = 5 кг;
- Температура пара = 100°C.

Для определения выделяющейся теплоты при конденсации используем формулу:

Q = m * L,

где Q - выделенная теплота, m - масса переходящего вещества, L - удельная теплота конденсации.

Для воды удельная теплота конденсации равна 2256 кДж/кг (или 540 ккал/кг).

Теперь перейдем ко второму этапу - охлаждению образовавшейся воды до 30°C. Мы знаем следующие величины:
- Масса воды = 5 кг;
- Изначальная температура воды = 100°C;
- Конечная температура воды = 30°C.

Для определения выделяющейся теплоты при охлаждении используем формулу:

Q = m * c * ΔT,

где Q - выделенная теплота, m - масса переходящего вещества, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды составляет около 4.18 кДж/(кг*°C) (или 1 ккал/(кг*°C)).

Объединив оба этапа, мы можем определить общую выделяющуюся теплоту.

Дополнительный материал:

- Для конденсации 5 кг водяного пара и последующем охлаждении образовавшейся воды до 30 градусов, общая выделяющаяся теплота будет составлять:

Q₁ = m₁ * L = 5 кг * 2256 кДж/кг,

Q₂ = m₂ * c * ΔT = 5 кг * 4.18 кДж/(кг*°C) * (100°C - 30°C).

Q = Q₁ + Q₂.

Совет:

Чтобы легче понять и запомнить процесс теплообмена, рекомендуется изучить удельные теплоты перехода для различных фаз вещества и удельные теплоемкости различных материалов.

Закрепляющее упражнение:

Найдите количество выделяющейся теплоты при конденсации и последующем охлаждении 2 кг водяного пара, имеющего температуру 80 градусов, до 40 градусов.