Для нахождения количества теплоты, необходимого для превращения воды в пар, нужно рассмотреть два этапа:
- Нагрев воды от начальной температуры 60 °C до температуры кипения 100 °C.
- Переход воды в пар при температуре кипения.
Этап 1: Нагрев воды
Для нагрева воды используем формулу: \[ Q_1 = m \cdot C_v \cdot \Delta t \]
где:
- \( Q_1 \) — количество теплоты, необходимое для нагрева,
- \( m \) — масса воды (18 кг),
- \( C_v \) — удельная теплоёмкость воды (4200 Дж/(кг·К)),
- \( \Delta t \) — изменение температуры (100 °C - 60 °C = 40 °C).
Подставим значения: \[ Q_1 = 18 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг·К)} \cdot 40 \, \text{К} \] \[ Q_1 = 18 \cdot 4200 \cdot 40 \] \[ Q_1 = 3024000 \, \text{Дж} \]
Этап 2: Переход в пар
Количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар, рассчитывается по формуле: \[ Q_2 = m \cdot L_v \]
где:
- \( Q_2 \) — количество теплоты, необходимое для парообразования,
- \( L_v \) — скрытая теплота парообразования (2300000 Дж/кг).
Подставим значения: \[ Q_2 = 18 \, \text{кг} \cdot 2300000 \, \text{Дж/кг} \] \[ Q_2 = 41400000 \, \text{Дж} \]
Общее количество теплоты
Теперь суммируем оба этапа: \[ Q = Q_1 + Q_2 \] \[ Q = 3024000 \, \text{Дж} + 41400000 \, \text{Дж} \] \[ Q = 44424000 \, \text{Дж} \]
Таким образом, для превращения 18 кг воды при температуре 60 °C в пар при 100 °C требуется 44424000 Дж.