Какое количество энергии выделит 1 кг пара при 100 градусах, если его обратить в воду и затем охладить полученную воду до 0 градусов?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть несколько этапов преобразования пара в воду, а также вычислить количество энергии, которое при этом будет выделяться.

1. Конденсация пара в воду (обратный процесс испарения)

Когда пар охлаждается и превращается в воду, он выделяет скрытую теплоту конденсации. Для воды эта величина равна примерно 2260 кДж/кг при температуре 100°C. То есть, при переходе 1 кг пара в воду при 100°C, выделится 2260 кДж энергии.

2. Охлаждение воды от 100°C до 0°C

После того как пар конденсируется в воду при температуре 100°C, эта вода будет охлаждаться до 0°C. Чтобы вычислить количество энергии, выделяющейся при этом процессе, нужно использовать теплоёмкость воды. Теплоёмкость воды при температуре 0–100°C составляет примерно 4,18 кДж/кг·°C.

При охлаждении 1 кг воды с 100°C до 0°C температура изменяется на 100°C. Энергия, выделяющаяся при этом, вычисляется по формуле:

где:

• $m$ — масса воды (1 кг),
• $c$ — удельная теплоёмкость воды (4,18 кДж/кг·°C),
• $\Delta T$ — изменение температуры (100°C - 0°C = 100°C).

Таким образом, количество энергии, которое выделится при охлаждении воды, будет равно:

3. Общее количество энергии

Теперь, чтобы найти общее количество энергии, которое выделяется, нужно сложить энергию, выделенную при конденсации пара (2260 кДж), и энергию, выделенную при охлаждении воды (418 кДж):

Ответ: Общее количество энергии, которое выделит 1 кг пара при 100°C, если его обратить в воду и затем охладить полученную воду до 0°C, составит 2678 кДж.