номер 1 и 2

Кратко

1. Внутренняя энергия водяного пара больше. При одинаковой температуре средняя кинетическая энергия молекул одинакова, но у пара больше потенциальная энергия взаимодействия молекул: при парообразовании энергия затрачивается на преодоление притяжения между молекулами.
2. \(Q \approx 2{,}09\) МДж \(\approx 2{,}1\) МДж.

№ 1 — почему так Температура характеризует среднюю кинетическую энергию теплового движения молекул. Поэтому при 100 °C кинетическая составляющая внутренней энергии у воды и пара одна и та же. Но внутренняя энергия включает ещё и потенциальную энергию взаимодействия молекул. В паре молекулы находятся далеко друг от друга, а в воде они связаны. Чтобы разорвать эти связи, при превращении воды в пар нужно затратить энергию. Она и увеличивает внутреннюю энергию пара. Поэтому \(U_{\text{пара}}>U_{\text{воды}}\).

№ 2 — расчёт Спирт сначала надо нагреть до кипения, а затем превратить в пар. Температура кипения спирта \(t_{\text{кип}}=78\) °C. Табличные значения: \(c=2500\) Дж/(кг·°C), \(L=0{,}9\cdot10^6\) Дж/кг.

Нагрев: \[ Q_1=cm(t_{\text{кип}}-t_1)=2500\cdot2\cdot(78-20)=290\,000\ \text{Дж}. \]

Парообразование: \[ Q_2=Lm=0{,}9\cdot10^6\cdot2=1\,800\,000\ \text{Дж}. \]

Всего: \[ Q=Q_1+Q_2=2\,090\,000\ \text{Дж}\approx2{,}1\ \text{МДж}. \]

Проверка Единицы сходятся: кг · Дж/(кг·°C) · °C = Дж и кг · Дж/кг = Дж. На парообразование уходит гораздо больше теплоты, чем на нагрев, потому что при кипении температура не растёт, а энергия расходуется на превращение жидкости в пар.