Чтобы рассчитать количество энергии, необходимое для нагрева воды массой 5 кг от 0° до точки кипения, а затем для её испарения, нам необходимо учитывать два этапа: нагревание до 100° С и испарение.
- Нагрев воды от 0° до 100° С:
Для этого этапа используется формула:
[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T ]
где:
- ( Q_1 ) — количество тепла,
- ( m ) — масса воды (5 кг),
- ( c ) — удельная теплоемкость воды (приблизительно 4,18 Дж/(г·°C) или 4180 Дж/(кг·°C)),
- ( \Delta T ) — изменение температуры (100° - 0° = 100° С).
Подставим значения:
[ Q_1 = 5 , \text{кг} \cdot 4180 , \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 100 , \text{°C} ]
[ Q_1 = 5 \cdot 4180 \cdot 100 = 2090000 , \text{Дж} ]
- Испарение воды:
Для испарения воды при 100° С используется формула:
[ Q_2 = m \cdot L ]
где:
- ( Q_2 ) — количество тепла, необходимое для испарения,
- ( L ) — удельная теплота парообразования воды (приблизительно 2260 кДж/кг или 2260000 Дж/кг).
Подставим значения:
[ Q_2 = 5 , \text{кг} \cdot 2260000 , \text{Дж/кг} ]
[ Q_2 = 11300000 , \text{Дж} ]
Теперь суммируем оба количества тепла:
[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 = 2090000 , \text{Дж} + 11300000 , \text{Дж} ]
[ Q_{\text{total}} = 13390000 , \text{Дж} ]
Таким образом, для нагрева 5 кг воды при температуре 0° до кипения и последующего её испарения потребуется 13,39 миллиона джоулей энергии.
