Какое количество теплоты необходимо для нагревания и обращения в пар 10 кг воды, имеющей начальную температуру 20 °С?

Для того чтобы нагреть и перевести в пар 10 кг воды с начальной температурой 20 °C, нужно учесть два процесса:

1. Нагревание воды от 20 °C до её температуры кипения (100 °C).

2. Плавное преобразование воды в пар (испарение).

Шаг 1: Нагревание воды до 100 °C

Для этого используется формула для количества теплоты, необходимого для изменения температуры:

$Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T$

где:

• $Q_1$ — количество теплоты для нагрева (в джоулях),

• $m$ — масса воды (10 кг),

• $c$ — удельная теплоёмкость воды (примерно 4200 Дж/кг·°C),

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

Подставляем значения:

$Q_1 = 10 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/кг·°C} \cdot 80 \, \text{°C} = 3 360 000 \, \text{Дж}$

Шаг 2: Испарение воды

Для испарения воды используется следующая формула:

$Q_2 = m \cdot L$

где:

• $Q_2$ — количество теплоты, необходимое для испарения (в джоулях),

• $L$ — удельная теплота парообразования воды (примерно 2260 000 Дж/кг).

Подставляем значения:

$Q_2 = 10 \, \text{кг} \cdot 2260 000 \, \text{Дж/кг} = 22 600 000 \, \text{Дж}$

Общее количество теплоты

Теперь складываем теплоты, полученные на первом и втором шагах:

$Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 = 3 360 000 \, \text{Дж} + 22 600 000 \, \text{Дж} = 25 960 000 \, \text{Дж}$

Ответ: для нагревания и обращения в пар 10 кг воды, имеющей начальную температуру 20 °C, необходимо 25 960 000 джоулей теплоты.