Яка кількість води може бути нагріта від температури плавлення до температури кипіння за рахунок енергії

Тема занятия: Кількість води, нагрітої при повному згорянні урану-235

Пояснення: Для вирішення цієї задачі нам потрібно використовувати концепцію теплової енергії та специфічної теплоємності води.

При повному згорянні 10 г урану-235 виділяється 200 МеВ енергії. Ми хочемо визначити, яка кількість води може бути нагріта від температури плавлення до температури кипіння за рахунок цієї енергії.

Спочатку розрахуємо теплову енергію, необхідну для нагрівання води від температури плавлення до температури кипіння. Для цього ми використаємо формулу:

Q = m * c * ΔT

де Q - теплова енергія, m - маса води, c - специфічна теплоємність води, ΔT - зміна температури (температура кипіння - температура плавлення).

За даними, температура плавлення води 0 °C (273 К), а температура кипіння води 100 °C (373 К). Також, ми знаємо, що маса води, яку ми хочемо нагріти, невідома.

Коли ми маємо теплову енергію, необхідну для нагрівання води, ми можемо обчислити масу води за допомогою наступної формули:

маса води = Q / (c * ΔT)

Використовуючи вищезгадані значення і проведений розрахунок, ми зможемо визначити масу води, яка може бути нагріта.

Приклад використання:
Задано: маса урану-235 = 10 г, виділення енергії = 200 МеВ
Температура плавлення води = 0 °C, Температура кипіння води = 100 °C

Спочатку знайдемо теплову енергію, необхідну для нагрівання води:

ΔT = 373 K - 273 K = 100 K

Q = m * c * ΔT
Q = m * (4.18 J/g·°C) * 100 K

Маса урану-235 виражена в г, тому для продовження, ми повинні перетворити її на кг:

маса води = Q / (c * ΔT)
маса води = Q / (4.18 J/g·°C * 100 K)
маса води = Q / (418 J/g·K)

Обчисліть масу води, використовуючи отримані значення.

Порада: Щоб зрозуміти цю проблему краще, рекомендується ознайомитися з поняттями теплої енергії, специфічної теплоємності та формулами, які використовуються для їх розрахунку. Важливо також пам"ятати конверсії одиниць вимірювання (наприклад, перетворення грам до кілограмів та джоулів до мегаелектронвольтів).

Вправа: Яка кількість води може бути нагріта при повному згорянні 20 г урану-235, якщо вивільнюється 300 МеВ енергії? Використайте отриману формулу для обчислення маси води.