Чтобы определить изменение внутренней энергии воды массой 100 г, которая нагревается от 0° C до 100° C и затем превращается в пар, необходимо учитывать несколько этапов:
- Нагревание воды от 0° C до 100° C.
- Парообразование (испарение).
1. Нагревание воды от 0° C до 100° C
Для нагрева воды используем формулу:
\[ Q_1 = mc\Delta T \]
где:
- \( m \) — масса воды (100 г = 0,1 кг),
- \( c \) — удельная теплоемкость воды (приблизительно 4200 Дж/(кг·°C)),
- \( \Delta T \) — изменение температуры (100° C - 0° C = 100° C).
Подставим значения:
\[ Q_1 = 0,1 \, \text{кг} \times 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \times 100 \, \text{°C} = 42000 \, \text{Дж} \]
2. Парообразование
Для определения количества теплоты, необходимого для парообразования воды, используем следующую формулу:
\[ Q_2 = mL \]
где:
- \( L \) — удельная теплота парообразования воды (примерно 2260 кДж/кг = 2260000 Дж/кг).
Подставляем значения:
\[ Q_2 = 0,1 \, \text{кг} \times 2260000 \, \text{Дж/кг} = 226000 \, \text{Дж} \]
Общее изменение внутренней энергии
Теперь складываем количество теплоты, полученное в обоих этапах:
\[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 \]
\[ Q_{total} = 42000 \, \text{Дж} + 226000 \, \text{Дж} = 268000 \, \text{Дж} \]
Таким образом, изменение внутренней энергии воды массой 100 г, нагретой от 0° C до 100° C и превратившейся в пар, составляет 268000 Дж.