Номер 2.23, страница 12 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

II. Изменения агрегатного состояния вещества - номер 2.23, страница 12.

Условие.

2.23 Определите количество теплоты, необходимое для того, чтобы воду объёмом 1 л и температурой 20 °С превратить в пар при температуре 100 °С.

Решение.

Дано:

Объём воды $V = 1$ л

Начальная температура воды $t_1 = 20$ °C

Конечная температура пара $t_2 = 100$ °C

Плотность воды $\rho \approx 1000$ кг/м³

Удельная теплоёмкость воды $c = 4200$ Дж/(кг·°C)

Удельная теплота парообразования воды $L = 2.3 \cdot 10^6$ Дж/кг

Перевод в систему СИ:

$V = 1$ л $= 1 \cdot 10^{-3}$ м³

Найти:

Общее количество теплоты $\text{Q}$

Решение:

Процесс превращения воды в пар состоит из двух этапов:

1. Нагревание воды от начальной температуры $t_1$ до температуры кипения $t_2$.

2. Парообразование (кипение) всей массы воды при температуре $t_2$.

Общее количество теплоты $\text{Q}$ будет равно сумме теплоты, затраченной на нагревание ($Q_1$), и теплоты, затраченной на парообразование ($Q_2$):

$Q = Q_1 + Q_2$

Сначала найдём массу воды, используя её объём и плотность:

$m = \rho \cdot V$

$m = 1000 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3} \cdot 1 \cdot 10^{-3} \text{м}^3 = 1$ кг

Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания воды от 20 °C до 100 °C ($Q_1$):

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

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

$Q_1 = 4200 \cdot 1 \cdot 80 = 336000$ Дж

Далее рассчитаем количество теплоты, необходимое для превращения всей массы воды в пар при температуре кипения ($Q_2$):

$Q_2 = L \cdot m$

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

Наконец, найдём общее количество теплоты:

$Q = Q_1 + Q_2 = 336000 \text{ Дж} + 2300000 \text{ Дж} = 2636000$ Дж

Результат можно выразить в килоджоулях (кДж):

$Q = 2636$ кДж

Ответ: необходимое количество теплоты составляет $2636000$ Дж, или $2636$ кДж.