Вопрос задан 12.10.2024 в 06:55. Предмет Физика. Спрашивает Бондаренко Максим.

Для нагревания 3 литров воды от 180 С до 1000 С в воду впускают стоградусный пар. Определите массу пара. (Удельная теплота парообразования воды 2,3 · 106 Дж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг · °С, плотность воды 1000 кг/м3).

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Доросян Арина.

Для решения задачи нужно рассмотреть тепловой баланс системы. Пар, конденсируясь, передает свою теплоту воде, нагревая её. В нашем случае нагревается 3 литра воды, что соответствует массе m1=3кгm_1 = 3 \, \text{кг}, поскольку плотность воды составляет 1000кг/м31000 \, \text{кг/м}^3.

Шаги решения:

  1. Нагревание воды.
    Для нагрева воды от 18C18^\circ \text{C} до 100C100^\circ \text{C} потребуется количество теплоты Q1Q_1, которое можно найти по формуле:

    Q1=m1c(t2t1)Q_1 = m_1 \cdot c \cdot (t_2 - t_1)

    где:

    • m1=3кгm_1 = 3 \, \text{кг} — масса воды,
    • c=4200Дж/кгCc = 4200 \, \text{Дж/кг} \cdot ^\circ \text{C} — удельная теплоёмкость воды,
    • t2=100Ct_2 = 100^\circ \text{C} — конечная температура,
    • t1=18Ct_1 = 18^\circ \text{C} — начальная температура.

    Подставляем значения:

    Q1=34200(10018)=3420082=1032000ДжQ_1 = 3 \cdot 4200 \cdot (100 - 18) = 3 \cdot 4200 \cdot 82 = 1\,032\,000 \, \text{Дж}
  2. Конденсация пара.
    Когда пар конденсируется, он выделяет теплоту, которая определяется по формуле:

    Q2=m2rQ_2 = m_2 \cdot r

    где:

    • m2m_2 — масса пара,
    • r=2.3106Дж/кгr = 2.3 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг} — удельная теплота парообразования.

    Так как вся теплота, выделившаяся при конденсации пара, идёт на нагрев воды, то в соответствии с законом сохранения энергии:

    Q2=Q1Q_2 = Q_1
  3. Определение массы пара.
    Теперь можем найти массу пара, исходя из уравнения теплового баланса:

    m2=Q1r=10320002.31060.448кгm_2 = \frac{Q_1}{r} = \frac{1\,032\,000}{2.3 \cdot 10^6} \approx 0.448 \, \text{кг}

Ответ:

Масса пара, необходимого для нагрева 3 литров воды от 18C18^\circ \text{C} до 100C100^\circ \text{C}, составляет примерно 0.448кг0.448 \, \text{кг}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос