Номер 884, страница 95 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Тепловые явления. 35. Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение её при конденсации пара. Кипение. Удельная теплота парообразования и конденсации - номер 884, страница 95.

Решение.

Дано:

Масса воды, $m = 1 \text{ кг}$
Начальная температура воды, $t_1 = 20 \text{ °C}$
Конечная температура пара, $t_2 = 100 \text{ °C}$
Удельная теплоемкость воды, $c = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$
Удельная теплота парообразования воды, $L = 2.3 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$

Все величины даны в системе СИ или совместимых с ней единицах.

Найти:

Общее количество энергии, $\text{Q}$

Решение:

Чтобы превратить воду в пар, необходимо сначала нагреть ее до температуры кипения, а затем сообщить ей энергию для самого процесса парообразования. Таким образом, общее количество энергии $\text{Q}$ будет складываться из двух частей:

1. Количество теплоты $Q_1$, необходимое для нагревания 1 кг воды от температуры $t_1 = 20 \text{ °C}$ до температуры кипения $t_2 = 100 \text{ °C}$. Оно рассчитывается по формуле:
$Q_1 = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

2. Количество теплоты $Q_2$, необходимое для превращения 1 кг воды, уже нагретой до 100 °C, в пар при той же температуре. Оно рассчитывается по формуле удельной теплоты парообразования:
$Q_2 = L \cdot m$

Общее количество затраченной энергии $\text{Q}$ равно сумме $Q_1$ и $Q_2$:
$Q = Q_1 + Q_2$

Выполним расчеты:

$Q_1 = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 1 \text{ кг} \cdot (100 \text{ °C} - 20 \text{ °C}) = 4200 \cdot 1 \cdot 80 \text{ Дж} = 336000 \text{ Дж}$

$Q_2 = 2.3 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 1 \text{ кг} = 2300000 \text{ Дж}$

Теперь найдем общее количество энергии:
$Q = 336000 \text{ Дж} + 2300000 \text{ Дж} = 2636000 \text{ Дж}$

Результат можно выразить в мегаджоулях (МДж), учитывая, что $1 \text{ МДж} = 10^6 \text{ Дж}$:
$Q = 2.636 \text{ МДж}$

Ответ: чтобы 1 кг воды при температуре 20 °C обратить в пар при температуре 100 °C, надо затратить 2 636 000 Дж или 2.636 МДж энергии.