Какое количество теплоты выделяется при конденсации водяного пара массой 10 кг при температуре 100 градусов и охлаждении образовавшейся воды до 20 градусов?

Чтобы вычислить количество теплоты, выделяющееся при конденсации водяного пара, а затем при его охлаждении, нужно учитывать два этапа процесса:

1. Конденсация водяного пара:

   При конденсации водяного пара температура остается постоянной (100°C), но происходит выделение тепла. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации, рассчитывается по формуле:

   $$Q_1 = m \cdot L$$

   где:

   • $m$ — масса водяного пара (10 кг),

   • $L$ — скрытая теплота парообразования воды, которая равна примерно 2260 кДж/кг при температуре 100°C.

   Таким образом, теплота, выделяющаяся при конденсации, составит:

   $$Q_1 = 10 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 22600 \, \text{кДж}.$$

2. Охлаждение воды от 100°C до 20°C:

   После конденсации вода будет охлаждаться от 100°C до 20°C. Количество теплоты, которое выделяется при охлаждении, можно вычислить по формуле:

   $$Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T$$

   где:

   • $m$ — масса воды (10 кг),

   • $c$ — удельная теплоемкость воды, которая равна 4.18 кДж/(кг·°C),

   • $\Delta T$ — изменение температуры (100°C - 20°C = 80°C).

   Таким образом, теплота, выделяющаяся при охлаждении, составит:

   $$Q_2 = 10 \, \text{кг} \cdot 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot 80 \, \text{°C} = 3344 \, \text{кДж}.$$

Теперь, чтобы найти общее количество теплоты, выделяющееся в процессе конденсации и охлаждения, нужно сложить $Q_1$ и $Q_2$:

Итак, общее количество теплоты, выделяющееся при конденсации водяного пара массой 10 кг и его охлаждении до 20°C, равно 25944 кДж.