Какое количество теплоты выделится при конденсации 2 кг пара, взятого при температуре кипения, и последующего охлаждения воды до 40 °С при нормальном атмосферном давлении? Ответ…
Какое количество теплоты выделится при конденсации 2 кг пара, взятого при температуре кипения, и последующего охлаждения воды до 40 °С при нормальном атмосферном давлении? Ответ выразите в килоджоулях.
Для решения задачи нам нужно рассмотреть два процесса: конденсацию водяного пара и последующее охлаждение полученной воды.
Конденсация водяного пара: При конденсации 1 кг водяного пара выделяется теплота, которая определяется теплотой конденсации. Для водяного пара при нормальном атмосферном давлении тепло конденсации составляет approximately 2260 кДж/кг.
Для 2 кг пара теплота, выделяющаяся при конденсации, рассчитывается так:
\[ Q_1 = m \cdot L_{c} \]
Где:
- \( Q_1 \) — количество теплоты, выделившееся при конденсации,
- \( m = 2 \, \text{кг} \) — масса водяного пара,
- \( L_c = 2260 \, \text{кДж/кг} \) — удельная теплота конденсации.
Подставляя значения:
\[ Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 4520 \, \text{кДж} \]
Охлаждение воды до 40 °С: Теперь нам нужно рассчитать количество теплоты, выделяющееся при охлаждении воды с 100 °C до 40 °C. Для этого используем удельную теплоемкость воды, которая составляет approximately 4.18 кДж/(кг·°C).
Температурное изменение:
\[ \Delta T = 100 °C - 40 °C = 60 °C \]
Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении, рассчитывается по формуле:
\[ Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T \]
Подставляя значения:
\[ Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot 60 °C \]
\[ Q_2 = 2 \cdot 4.18 \cdot 60 = 501.6 \, \text{кДж} \]
Общее количество теплоты: Сложим теплоты, выделившиеся при конденсации и охлаждении:
\[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 = 4520 \, \text{кДж} + 501.6 \, \text{кДж} = 5021.6 \, \text{кДж} \]
Таким образом, общее количество теплоты, выделяющееся при конденсации 2 кг водяного пара и последующем охлаждении воды до 40 °С, составляет approximately 5021.6 кДж.
