Какое количество теплоты выделится при конденсации 2 кг пара, взятого при температуре кипения, и последующего охлаждения воды до 40°С при нормальном атмосферном давлении??

Для решения задачи нужно рассчитать количество теплоты, которое выделится при конденсации пара и последующем охлаждении воды до 40°C. Разобьем задачу на два этапа: конденсация пара и охлаждение воды.

1. Теплота, выделяющаяся при конденсации пара

Для этого используем формулу для теплотворной мощности при фазовом переходе:

$Q_1 = m \cdot L$

где:

• $m$ — масса пара (в нашем случае 2 кг),
• $L$ — скрытая теплота парообразования для воды при нормальном атмосферном давлении, которая составляет примерно 2260 кДж/кг.

Таким образом, теплотворная мощность при конденсации будет:

$Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 4520 \, \text{кДж}$

2. Теплота, выделяющаяся при охлаждении воды от 100°C до 40°C

Теперь, когда пар конденсировался в воду, она будет остывать от температуры кипения (100°C) до 40°C. Для расчета теплоты, выделяющейся при этом процессе, используем формулу:

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

где:

• $m$ — масса воды (2 кг),
• $c$ — удельная теплоемкость воды, которая составляет 4,18 кДж/кг·°C,
• $\Delta T$ — изменение температуры, равное 100°C - 40°C = 60°C.

Теперь подставим значения:

$Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 4,18 \, \text{кДж/кг·°C} \cdot 60 \, \text{°C}$

$Q_2 = 2 \cdot 4,18 \cdot 60 = 501,6 \, \text{кДж}$

3. Общее количество теплоты

Теперь найдем общее количество теплоты, которое выделяется в процессе конденсации и охлаждения воды:

$Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 = 4520 \, \text{кДж} + 501,6 \, \text{кДж} = 5021,6 \, \text{кДж}$

Таким образом, общее количество теплоты, которое выделится при конденсации 2 кг пара и последующем охлаждении воды до 40°C при нормальном атмосферном давлении, составит 5021,6 кДж.