Номер 32, страница 20 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-8. Испарение и конденсация. Влажность воздуха. Кипение - номер 32, страница 20.

Условие.

32. Определите количество теплоты, которое потребуется сообщить 10 г воды, взятой при температуре 0 °C, для того чтобы нагреть её до температуры кипения и испарить.

Решение.

Дано:

Масса воды, $m = 10$ г
Начальная температура воды, $t_1 = 0$ °C
Температура кипения воды, $t_2 = 100$ °C
Удельная теплоемкость воды (из справочника), $c = 4200$ Дж/(кг·°C)
Удельная теплота парообразования воды (из справочника), $L = 2.3 \cdot 10^6$ Дж/кг

$m = 10 \text{ г} = 0.01 \text{ кг}$

Найти:

Общее количество теплоты, $Q_{общ}$

Решение:

Чтобы определить общее количество теплоты, необходимое для нагрева и последующего испарения воды, нужно сложить количество теплоты, затраченное на каждый из этих процессов. Процесс состоит из двух этапов:

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

2. Парообразование (испарение) всей массы воды при температуре кипения.

Общее количество теплоты $Q_{общ}$ будет равно сумме теплоты, пошедшей на нагревание ($Q_1$), и теплоты, пошедшей на парообразование ($Q_2$):

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2$

Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания 10 г воды от 0 °C до 100 °C, по формуле:

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

Подставим числовые значения:

$Q_1 = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 0.01 \text{ кг} \cdot (100 \text{ °C} - 0 \text{ °C}) = 42 \cdot 100 = 4200$ Дж

Далее рассчитаем количество теплоты, необходимое для превращения 10 г кипящей воды в пар, по формуле:

$Q_2 = L \cdot m$

Подставим числовые значения:

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

Теперь найдем общее количество теплоты, сложив полученные значения:

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2 = 4200 \text{ Дж} + 23000 \text{ Дж} = 27200$ Дж

Результат можно также выразить в килоджоулях (кДж), разделив на 1000:

$27200 \text{ Дж} = 27.2 \text{ кДж}$

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