Какое количество теплоты выделится при конденсации 1,5 кг водяного пара и остывании полученной воды до 30 градусов Цельсия, если теплота конденсации составляет 2,3 × 10⁶ Дж/кг, а удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг·°C)?

Физика Колледж Теплообмен и теплоемкость Количество теплоты конденсация водяного пара теплоемкость воды расчет теплоты физика 12 класс Новый

Чтобы рассчитать общее количество теплоты, выделяющееся при конденсации водяного пара и остывании полученной воды, нужно выполнить несколько шагов.

Шаг 1: Рассчитать количество теплоты, выделяющееся при конденсации водяного пара.

Для этого используем формулу:

Q1 = m * L

• где Q1 - количество теплоты, выделяющееся при конденсации (в Дж),
• m - масса водяного пара (в кг),
• L - теплота конденсации (в Дж/кг).

Подставим известные значения:

• m = 1,5 кг,
• L = 2,3 × 10⁶ Дж/кг.

Теперь вычислим Q1:

Q1 = 1,5 кг * 2,3 × 10⁶ Дж/кг = 3,45 × 10⁶ Дж.

Шаг 2: Рассчитать количество теплоты, выделяющееся при остывании воды до 30 градусов Цельсия.

Для этого используем формулу:

Q2 = m * c * ΔT

• где Q2 - количество теплоты, выделяющееся при остывании (в Дж),
• c - удельная теплоемкость воды (в Дж/(кг·°C)),
• ΔT - изменение температуры (в °C).

Известно, что:

• c = 4200 Дж/(кг·°C),
• ΔT = T_initial - T_final = 100°C - 30°C = 70°C (предполагаем, что начальная температура водяного пара 100°C).

Теперь подставим значения в формулу:

Q2 = 1,5 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 70°C.

Вычислим Q2:

Q2 = 1,5 * 4200 * 70 = 441000 Дж = 4,41 × 10⁵ Дж.

Шаг 3: Найти общее количество теплоты, выделяющееся в процессе.

Общее количество теплоты Q будет равно сумме Q1 и Q2:

Q = Q1 + Q2.

Подставим значения:

Q = 3,45 × 10⁶ Дж + 4,41 × 10⁵ Дж = 3,894 × 10⁶ Дж.

Ответ: Общее количество теплоты, выделяющееся при конденсации 1,5 кг водяного пара и остывании полученной воды до 30 градусов Цельсия, составляет 3,894 × 10⁶ Дж.