Чтобы рассчитать необходимую энергию для превращения 2 кг воды при 20°C в пар при 100°C, нужно учесть два этапа:
- Нагрев воды от 20°C до 100°C.
- Парообразование воды при 100°C.
Этап 1: Нагрев воды
Для расчета энергии, необходимой для нагрева воды, используем формулу:
\[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T, \]
где:
- \( Q_1 \) — количество теплоты, необходимое для нагрева,
- \( m \) — масса воды (2 кг),
- \( c \) — удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг·°C)),
- \( \Delta T \) — изменение температуры (100°C - 20°C = 80°C).
Теперь подставим значения:
\[ Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 80 \, °C = 672000 \, \text{Дж}. \]
Этап 2: Парообразование
Теперь рассчитаем энергию, необходимую для превращения 2 кг воды в пар:
\[ Q_2 = m \cdot L, \]
где:
- \( Q_2 \) — количество теплоты, необходимое для парообразования,
- \( L \) — удельная теплота парообразования (2.3 × 10^6 Дж/кг).
Подставим значения:
\[ Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 2.3 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} = 4600000 \, \text{Дж}. \]
Общая энергия:
Теперь сложим обе энергии, чтобы найти общую энергию, необходимую для превращения 2 кг воды при 20°C в пар при 100°C:
\[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 = 672000 \, \text{Дж} + 4600000 \, \text{Дж} = 5262000 \, \text{Дж}. \]
Таким образом, для превращения 2 кг воды при 20°C в пар при 100°C необходимо 5262000 Дж.