. Какое количество энергии требуется для превращения воды массой 5 кг, взятой при температуре 15 °С, в
Чтобы рассчитать количество энергии, необходимое для превращения воды массой 5 кг, взятой при температуре 15 °С, в газообразное состояние (паровое состояние), нужно учитывать несколько этапов:
Нагрев воды от 15 °С до 100 °С (кипения). Для этого используем формулу:
\[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T \]
где:
- \( Q_1 \) — количество теплоты, необходимое для нагрева,
- \( m \) — масса воды (5 кг),
- \( c \) — удельная теплоемкость воды (примерно 4184 Дж/(кг·°С)),
- \( \Delta T \) — изменение температуры (100 °C - 15 °C = 85 °C).
Подставляем значения:
\[ Q_1 = 5 \, \text{кг} \cdot 4184 \, \text{Дж/(кг·°С)} \cdot 85 \, \text{°С} \]
\[ Q_1 = 5 \cdot 4184 \cdot 85 = 1,773,400 \, \text{Дж} \]
Парообразование воды при 100 °С. Для этого этапа используем формулу:
\[ Q_2 = m \cdot L \]
где:
- \( Q_2 \) — количество теплоты, необходимое для перехода в пар,
- \( L \) — удельная теплота парообразования воды (примерно 2,260,000 Дж/кг).
Подставляем значения:
\[ Q_2 = 5 \, \text{кг} \cdot 2,260,000 \, \text{Дж/кг} \]
\[ Q_2 = 11,300,000 \, \text{Дж} \]
Общее количество энергии. Теперь складываем энергии двух этапов:
\[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 \]
\[ Q_{total} = 1,773,400 \, \text{Дж} + 11,300,000 \, \text{Дж} = 13,073,400 \, \text{Дж} \]
Таким образом, для превращения 5 кг воды при температуре 15 °С в пар при температуре 100 °С потребуется примерно 13,073,400 Дж энергии.
