Чтобы рассчитать количество энергии, необходимое для превращения 2 кг воды при температуре 20°C в пар, нужно учитывать два этапа: нагрев воды до точки кипения и превращение воды в пар.
- Нагрев воды до точки кипения (100°C):
Для этого используем формулу:
[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T ]
где:
- ( Q_1 ) — количество тепла, получаемое водой,
- ( m ) — масса воды (2 кг),
- ( c ) — удельная теплоемкость воды (около 4184 Дж/(кг·°C)),
- ( \Delta T ) — изменение температуры (100°C - 20°C = 80°C).
Подставляем значения:
[ Q_1 = 2 , \text{кг} \cdot 4184 , \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 80 , °C ]
[ Q_1 = 2 \cdot 4184 \cdot 80 = 669440 , \text{Дж} ]
- Парообразование:
Теперь рассчитаем количество энергии, необходимое для превращения 2 кг воды в пар. Для этого используем формулу:
[ Q_2 = m \cdot L ]
где:
- ( Q_2 ) — количество тепла, необходимое для превращения в пар,
- ( L ) — удельная скрытая теплота парообразования воды (около 2260 кДж/кг или 2260000 Дж/кг).
Подставляем значения:
[ Q_2 = 2 , \text{кг} \cdot 2260000 , \text{Дж/кг} ]
[ Q_2 = 4520000 , \text{Дж} ]
Теперь складываем оба значения:
[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 ]
[ Q_{total} = 669440 , \text{Дж} + 4520000 , \text{Дж} ]
[ Q_{total} = 5189440 , \text{Дж} ]
Таким образом, общее количество энергии, необходимое для превращения 2 кг воды при 20°C в пар, составляет примерно 5189440 Дж (или 5.19 МДж).