Номер 147, страница 74 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Московкина, Волков

8 класс. Парообразование, конденсация - номер 147, страница 74.

Условие.

147. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы 200 г воды с начальной температурой 40 °С довести до кипения и 10 г воды превратить в пар?

Решение.

Дано:

$m_1 = 200 \text{ г} = 0.2 \text{ кг}$ (масса воды для нагрева)

$m_2 = 10 \text{ г} = 0.01 \text{ кг}$ (масса воды для парообразования)

$t_1 = 40 \text{ °C}$ (начальная температура воды)

$t_{кип} = 100 \text{ °C}$ (температура кипения воды)

$c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \text{°C}}$ (удельная теплоемкость воды)

$L = 2.3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг}$ (удельная теплота парообразования воды)

Найти:

$\text{Q}$ - общее количество теплоты.

Решение:

Общее количество теплоты $\text{Q}$ складывается из двух частей: количества теплоты $Q_1$, необходимого для нагревания 200 г воды от 40 °C до температуры кипения (100 °C), и количества теплоты $Q_2$, необходимого для превращения 10 г воды в пар при температуре кипения.

1. Найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды:

Формула для расчета количества теплоты при нагревании:

$Q_1 = c \cdot m_1 \cdot (t_{кип} - t_1)$

Подставим значения:

$Q_1 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \text{°C}} \cdot 0.2 \text{ кг} \cdot (100 \text{ °C} - 40 \text{ °C}) = 4200 \cdot 0.2 \cdot 60 = 50400 \text{ Дж}$

2. Найдем количество теплоты, необходимое для парообразования:

Формула для расчета количества теплоты при парообразовании:

$Q_2 = L \cdot m_2$

Подставим значения:

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

3. Найдем общее количество теплоты:

$Q = Q_1 + Q_2$

$Q = 50400 \text{ Дж} + 23000 \text{ Дж} = 73400 \text{ Дж}$

Переведем джоули в килоджоули для удобства:

$73400 \text{ Дж} = 73.4 \text{ кДж}$

Ответ: необходимо затратить 73.4 кДж теплоты.