Какое количество теплоты выделится, если 0,5 кг водяного пара при температуре 100 градусов Цельсия конденсируется, затем плавится при 0 градусах Цельсия и превращается в воду при 0 градусах Цельсия, охлаждаясь? Удельная теплота образования пара составляет 2300 кДж/кг, удельная теплоемкость воды - 4200 кДж/кг градусов Цельсия, а удельная теплота плавления льда - 330 кДж.
Физика11 классТеплота и тепловые процессыКоличество теплотыводяной парконденсацияплавлениеудельная теплотатеплоемкость водыохлаждениефизика 11 класс
Для решения задачи нам необходимо рассмотреть несколько этапов, через которые проходит водяной пар, чтобы выделить количество теплоты. Мы будем учитывать следующие процессы:
Теперь давайте разберем каждый этап по порядку.
Когда водяной пар конденсируется, он выделяет теплоту, которая рассчитывается по формуле:
Q1 = m * L,
где:
Подставим значения:
Q1 = 0,5 кг * 2300 кДж/кг = 1150 кДж.
После конденсации водяной пар превращается в воду, которая при 0 градусах Цельсия начинает плавиться, выделяя тепло:
Q2 = m * Lп,
где:
Подставим значения:
Q2 = 0,5 кг * 330 кДж/кг = 165 кДж.
После плавления вода начинает охлаждаться. Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении, рассчитывается по формуле:
Q3 = m * c * ΔT,
где:
Так как температура не меняется, то:
Q3 = 0,5 кг * 4200 кДж/кг * 0 = 0 кДж.
Теперь складываем все выделившиеся количества теплоты:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 1150 кДж + 165 кДж + 0 кДж = 1315 кДж.
Таким образом, общее количество теплоты, которое выделится, составляет 1315 кДж.