Какое количество энергии требуется для обращения воды массой 150 г в пар при температуре 100°С?

4. Какое количество энергии требуется для обращения воды массой 150 г в пар при температуре 100°С? Для обращения воды в пар при постоянной температуре 100°С потребуется энергия, равная произведению удельной теплоты парообразования воды на массу воды. Удельная теплота парообразования воды при 100°С (L) = $2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг. Масса воды (m) = 150 г = 0,15 кг. Количество энергии (Q) = $L \cdot m$ $$Q = 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 0,15 \text{ кг} = 345000 \text{ Дж} = 345 \text{ кДж}$$ **Ответ: 345 кДж** 5. Какое количество энергии нужно затратить, чтобы воду массой 5 кг, взятую при температуре 0°С, довести до кипения и испарить её? Для решения этой задачи нужно рассчитать энергию для двух процессов: 1. Нагревание воды от 0°С до 100°С. 2. Испарение воды при 100°С. Дано: Масса воды (m) = 5 кг Начальная температура ($T_1$) = 0°С Конечная температура ($T_2$) = 100°С Удельная теплоёмкость воды (c) = 4200 Дж/(кг°С) Удельная теплота парообразования воды (L) = $2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг 1. Количество энергии для нагревания воды ($Q_1$): $$Q_1 = c \cdot m \cdot (T_2 - T_1)$$ $$Q_1 = 4200 \text{ Дж/(кг°С)} \cdot 5 \text{ кг} \cdot (100°\text{С} - 0°\text{С}) = 4200 \cdot 5 \cdot 100 = 2100000 \text{ Дж} = 2,1 \text{ МДж}$$ 2. Количество энергии для испарения воды ($Q_2$): $$Q_2 = L \cdot m$$ $$Q_2 = 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 5 \text{ кг} = 11,5 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 11,5 \text{ МДж}$$ Общее количество энергии (Q) = $Q_1 + Q_2$ $$Q = 2,1 \text{ МДж} + 11,5 \text{ МДж} = 13,6 \text{ МДж}$$ **Ответ: 13,6 МДж** 6. Какое количество энергии выделит вода массой 2 кг при охлаждении от 100 до 0°С? Какое количество энергии выделится, если вместо воды взять столько же пара при 100°С и сконденсировать его, а затем охладить до 0°С? Разобьём задачу на две части. **Часть 1: Охлаждение воды** Масса воды (m) = 2 кг Начальная температура ($T_1$) = 100°С Конечная температура ($T_2$) = 0°С Удельная теплоёмкость воды (c) = 4200 Дж/(кг°С) Количество энергии, выделившейся при охлаждении воды ($Q_{охл. воды}$): $$Q_{\text{охл. воды}} = c \cdot m \cdot (T_1 - T_2)$$ $$Q_{\text{охл. воды}} = 4200 \text{ Дж/(кг°С)} \cdot 2 \text{ кг} \cdot (100°\text{С} - 0°\text{С}) = 4200 \cdot 2 \cdot 100 = 840000 \text{ Дж} = 0,84 \text{ МДж}$$ **Часть 2: Конденсация пара и охлаждение воды** Здесь два этапа: 1. Конденсация пара при 100°С. 2. Охлаждение образовавшейся воды от 100°С до 0°С. Масса пара (m) = 2 кг Удельная теплота парообразования (конденсации) воды (L) = $2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг Удельная теплоёмкость воды (c) = 4200 Дж/(кг°С) 1. Количество энергии, выделившейся при конденсации пара ($Q_{конденс.}$): $$Q_{\text{конденс.}} = L \cdot m$$ $$Q_{\text{конденс.}} = 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 2 \text{ кг} = 4,6 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 4,6 \text{ МДж}$$ 2. Количество энергии, выделившейся при охлаждении воды ($Q_{охл. воды}$), которая образовалась из пара. Эта величина уже была рассчитана в Части 1. $$Q_{\text{охл. воды}} = 0,84 \text{ МДж}$$ Общее количество энергии, выделившейся при конденсации пара и охлаждении воды ($Q_{общ.}$): $$Q_{\text{общ.}} = Q_{\text{конденс.}} + Q_{\text{охл. воды}}$$ $$Q_{\text{общ.}} = 4,6 \text{ МДж} + 0,84 \text{ МДж} = 5,44 \text{ МДж}$$ **Ответ:** **При охлаждении воды от 100°С до 0°С выделится 0,84 МДж энергии.** **При конденсации такого же количества пара при 100°С, а затем охлаждении образовавшейся воды до 0°С выделится 5,44 МДж энергии.**