Какое количество теплоты выделится в процессе конденсации 2 кг водяного пара при температуре 100°C и охлаждении образовавшейся при этом воды до 20°C? Изобразите этот процесс на графике.

Физика 1 класс Тепловые явления Количество теплоты конденсация водяного пара 2 кг водяного пара температура 100°C охлаждение до 20°C график процесса физика 11 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно учитывать два этапа: конденсацию водяного пара и охлаждение образовавшейся воды. Рассмотрим каждый из этапов по отдельности.

Этап 1: Конденсация водяного пара

Во время конденсации водяного пара выделяется теплота. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации, можно рассчитать по формуле:

Q1 = m * L

где:

• Q1 - количество теплоты, выделяющееся при конденсации (в джоулях);
• m - масса водяного пара (в килограммах);
• L - удельная теплота конденсации воды (для воды L = 2260 кДж/кг или 2260000 Дж/кг).

Подставим наши значения:

m = 2 кг

L = 2260000 Дж/кг

Тогда:

Q1 = 2 кг * 2260000 Дж/кг = 4520000 Дж.

Этап 2: Охлаждение воды

Теперь нам нужно рассчитать количество теплоты, которое выделится при охлаждении образовавшейся воды с 100°C до 20°C. Для этого используем следующую формулу:

Q2 = m * c * ΔT

где:

• Q2 - количество теплоты, выделяющееся при охлаждении (в джоулях);
• c - удельная теплоемкость воды (c = 4200 Дж/(кг·°C));
• ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Изменение температуры ΔT рассчитывается как:

ΔT = Tначальная - Tконечная = 100°C - 20°C = 80°C.

Теперь подставим значения в формулу:

Q2 = 2 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 80°C = 672000 Дж.

Общее количество теплоты

Теперь мы можем найти общее количество теплоты, выделяющееся в процессе:

Q = Q1 + Q2 = 4520000 Дж + 672000 Дж = 5192000 Дж.

Таким образом, общее количество теплоты, выделяющееся в процессе конденсации 2 кг водяного пара и охлаждения воды до 20°C, составляет 5192000 Дж.

Графическое изображение процесса

На графике можно изобразить этот процесс следующим образом:

• По оси абсцисс (горизонтальная) отложить время или количество теплоты;
• По оси ординат (вертикальная) отложить температуру.

График будет состоять из двух участков:

1. Горизонтальный участок при 100°C, где происходит конденсация (выделение Q1);
2. Наклонный участок от 100°C до 20°C, где происходит охлаждение воды (выделение Q2).

Такой подход позволяет наглядно увидеть, как выделяется теплота в процессе конденсации и охлаждения.