Какое количество водяного пара можно нагреть от 20 до 100 градусов Цельсия при постоянном давлении, если количество теплоты составляет 220 Дж? На сколько изменится при этом его внутренняя энергия?

Физика 11 класс Термодинамика количество водяного пара нагревание воды изменение внутренней энергии теплота физика 11 класс Новый

Для решения данной задачи нам необходимо использовать формулу для расчета количества теплоты, необходимого для нагрева вещества при постоянном давлении. Эта формула выглядит следующим образом:

Q = m * c * ΔT

Где:

• Q – количество теплоты (в Джоулях);
• m – масса вещества (в килограммах);
• c – удельная теплоемкость вещества (в Дж/(кг·°C));
• ΔT – изменение температуры (в °C).

Для водяного пара удельная теплоемкость при постоянном давлении составляет примерно 2010 Дж/(кг·°C). Теперь мы можем найти массу водяного пара, используя известное количество теплоты Q = 220 Дж и изменение температуры ΔT = 100 - 20 = 80 °C.

Подставим известные значения в формулу:

220 = m * 2010 * 80

Теперь нужно решить это уравнение относительно массы m:

1. Сначала умножим 2010 на 80:
2. 2010 * 80 = 160800 Дж/кг.
3. Теперь подставим это значение в уравнение:
4. 220 = m * 160800.
5. Теперь найдем массу m:
6. m = 220 / 160800.
7. m ≈ 0.00137 кг.

Таким образом, мы нашли, что количество водяного пара, которое можно нагреть от 20 до 100 градусов Цельсия при количестве теплоты 220 Дж, составляет примерно 0.00137 кг.

Теперь перейдем к вопросу о том, на сколько изменится внутренняя энергия водяного пара. При нагревании внутреннее энергия изменяется по формуле:

ΔU = m * c_v * ΔT

Где c_v – удельная теплоемкость при постоянном объеме. Для водяного пара c_v приблизительно равно 1590 Дж/(кг·°C).

Теперь подставим найденные значения в формулу:

ΔU = 0.00137 * 1590 * 80

1. Сначала найдем произведение 1590 на 80:
2. 1590 * 80 = 127200 Дж/кг.
3. Теперь подставим это значение в уравнение:
4. ΔU = 0.00137 * 127200.
5. ΔU ≈ 174.384 Дж.

Таким образом, изменение внутренней энергии водяного пара при нагревании составит примерно 174.384 Дж.

Итак, подводя итоги:

• Количество водяного пара: ≈ 0.00137 кг;
• Изменение внутренней энергии: ≈ 174.384 Дж.