Номер 5, страница 101 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Контрольные работы. КР-2. Изменение агрегатных состояний вещества. Вариант 4 - номер 5, страница 101.

Условие.

5. Какое количество теплоты необходимо для нагревания и обращения в пар 10 кг воды, имеющей начальную температуру 20 °C?

Решение.

Дано:

$m = 10$ кг (масса воды)

$t_1 = 20$ °C (начальная температура воды)

$t_2 = 100$ °C (температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении)

$c = 4200$ Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость воды)

$L = 2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг (удельная теплота парообразования воды)

Найти:

$\text{Q}$ - ? (общее количество теплоты)

Решение:

Процесс состоит из двух этапов. Сначала необходимо рассчитать количество теплоты для нагревания воды до температуры кипения, а затем — количество теплоты, необходимое для ее испарения.

1. Вычислим количество теплоты $Q_1$, необходимое для нагревания 10 кг воды от 20 °C до 100 °C. Для этого используем формулу:

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

Подставляем значения в формулу:

$Q_1 = 4200 \, \frac{Дж}{кг \cdot °C} \cdot 10 \, кг \cdot (100 \, °C - 20 \, °C) = 4200 \cdot 10 \cdot 80 = 3\,360\,000 \, Дж$

2. Теперь вычислим количество теплоты $Q_2$, необходимое для превращения 10 кг кипящей воды в пар. Для этого используем формулу:

$Q_2 = L \cdot m$

Подставляем значения в формулу:

$Q_2 = 2,3 \cdot 10^6 \, \frac{Дж}{кг} \cdot 10 \, кг = 23\,000\,000 \, Дж$

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

$Q = Q_1 + Q_2$

$Q = 3\,360\,000 \, Дж + 23\,000\,000 \, Дж = 26\,360\,000 \, Дж$

Для удобства можно перевести джоули в мегаджоули (1 МДж = $10^6$ Дж):

$Q = 26,36 \, МДж$

Ответ: для нагревания и обращения в пар 10 кг воды необходимо 26 360 000 Дж (или 26,36 МДж) теплоты.