Определить количество теплоты отданного в окружающую среду водяного пара массой 200 г при температуре 100° C при превращении его в воду с температурой 20° C
Чтобы определить количество теплоты, отданного водяным паром массой 200 г при понижении его температуры и конденсации в воду, нужно учитывать два этапа процесса: конденсацию пара и последующее охлаждение воды.
Конденсация водяного пара. При конденсации одного грамма водяного пара выделяется теплотворная способность (теплота конденсации), которая составляет примерно \( 540 \text{ кДж/кг} \). Для 200 г (или 0,2 кг) водяного пара теплота, выделяемая при конденсации, рассчитывается следующим образом:
\[ Q_1 = m \cdot L = 0.2 \, \text{кг} \cdot 540 \, \text{кДж/кг} = 108 \, \text{кДж} \]
Охлаждение воды. После конденсации вода будет охлаждаться с 100 °C до 20 °C. Для этого используется удельная теплоемкость воды, которая составляет \( 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \). Количество теплоты, отданное при охлаждении, рассчитывается следующим образом:
\[ Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T \] где \( \Delta T \) — изменение температуры, равное \( 100 - 20 = 80 \, \text{°C} \).
Подставляем значения:
\[ Q_2 = 0.2 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot 80 \, \text{°C} = 66.88 \, \text{кДж} \]
Общее количество теплоты. Общее количество теплоты, отданной паром в окружающую среду, будет суммой \( Q_1 \) и \( Q_2 \):
\[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 = 108 \, \text{кДж} + 66.88 \, \text{кДж} = 174.88 \, \text{кДж} \]
Таким образом, общее количество теплоты, отданной в окружающую среду водяным паром массой 200 г при указанных условиях, составляет приблизительно 174.88 кДж.
