Номер 42.27, страница 161 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 42. Испарение и конденсация. Кипение. Глава 6. Тепловые явления - номер 42.27, страница 161.

42.27 [1118] Какое количество теплоты необходимо сообщить воде массой 10 г, взятой при температуре 0 °C, для того чтобы нагреть её до температуры кипения и испарить?

Дано:

Масса воды, $m = 10 \text{ г}$
Начальная температура воды, $t_1 = 0 \text{ °C}$

Для решения задачи также потребуются справочные данные:
Температура кипения воды (при нормальном атмосферном давлении), $t_2 = 100 \text{ °C}$
Удельная теплоемкость воды, $c = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$
Удельная теплота парообразования воды, $L = 2.3 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$

Масса воды в системе СИ:
$m = 10 \text{ г} = 10 \cdot 10^{-3} \text{ кг} = 0.01 \text{ кг}$

Найти:

Общее количество теплоты, $Q$.

Решение:

Общее количество теплоты $Q$, которое необходимо сообщить воде, складывается из двух частей:

1. Количество теплоты $Q_1$, необходимое для нагревания воды от начальной температуры $t_1$ до температуры кипения $t_2$.

2. Количество теплоты $Q_2$, необходимое для полного испарения (превращения в пар) воды при температуре кипения.

Таким образом, общее количество теплоты равно:

$Q = Q_1 + Q_2$

Количество теплоты для нагревания рассчитывается по формуле:

$Q_1 = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

Количество теплоты для парообразования рассчитывается по формуле:

$Q_2 = L \cdot m$

Подставим формулы для $Q_1$ и $Q_2$ в общую формулу:

$Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1) + L \cdot m$

Теперь подставим числовые значения и произведем расчеты.

Рассчитаем количество теплоты для нагревания:

$Q_1 = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 0.01 \text{ кг} \cdot (100 \text{ °C} - 0 \text{ °C}) = 4200 \cdot 0.01 \cdot 100 = 4200 \text{ Дж}$

Рассчитаем количество теплоты для парообразования:

$Q_2 = 2.3 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 0.01 \text{ кг} = 23000 \text{ Дж}$

Найдем общее количество теплоты:

$Q = 4200 \text{ Дж} + 23000 \text{ Дж} = 27200 \text{ Дж}$

Для удобства можно перевести ответ в килоджоули (кДж):

$27200 \text{ Дж} = 27.2 \text{ кДж}$

Ответ: необходимо сообщить 27200 Дж (или 27.2 кДж) теплоты.