Для того чтобы рассчитать количество энергии, необходимое для превращения воды массой 0,4 кг при температуре 20 °C в пар при температуре 100 °C, необходимо учитывать два этапа:
- Нагревание воды от 20 °C до 100 °C.
- Парообразование воды при 100 °C.
Этап 1: Нагревание воды
Используем формулу для вычисления тепла, необходимого для изменения температуры:
[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T ]
где:
- ( Q_1 ) — количество теплоты для нагрева,
- ( m ) — масса воды (0,4 кг),
- ( c ) — удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг·°C)),
- ( \Delta T ) — изменение температуры (100 °C - 20 °C = 80 °C).
Подставим значения в формулу:
[ Q_1 = 0,4 \cdot 4200 \cdot 80 ]
Теперь вычислим:
[ Q_1 = 0,4 \cdot 4200 = 1680 , \text{Дж} ]
[ Q_1 = 1680 \cdot 80 = 134400 , \text{Дж} ]
Этап 2: Парообразование
Для вычисления тепла, необходимого для парообразования, используем формулу:
[ Q_2 = m \cdot L ]
где:
- ( Q_2 ) — количество теплоты для парообразования,
- ( L ) — удельная теплота парообразования (2,3 × 10⁶ Дж/кг).
Подставим значения:
[ Q_2 = 0,4 \cdot 2,3 \times 10^6 ]
Теперь вычислим:
[ Q_2 = 0,4 \cdot 2,3 \times 10^6 = 920000 , \text{Дж} ]
Общая энергия
Теперь сложим количество энергии, необходимое для обоих этапов:
[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 ]
[ Q_{total} = 134400 + 920000 ]
[ Q_{total} = 1054400 , \text{Дж} ]
Таким образом, количество энергии, необходимое для превращения 0,4 кг воды при температуре 20 °C в пар при температуре 100 °C, составляет 1 054 400 Дж.
