Номер 1, страница 88 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Электромагнитные явления. Контрольная работа № 4 (итоговая). Вариант 3 - номер 1, страница 88.

Условие.

1. Какое количество теплоты выделится при конденсации 2 кг водяного пара, взятого при температуре кипения, и последующего охлаждения воды до 40 °С при нормальном атмосферном давлении?

Решение.

Дано:

Масса водяного пара, $m = 2$ кг
Начальная температура пара, $t_1 = 100$ °C (температура кипения при нормальном атмосферном давлении)
Конечная температура воды, $t_2 = 40$ °C
Удельная теплота парообразования воды, $L = 2.3 \cdot 10^6$ Дж/кг
Удельная теплоемкость воды, $c = 4200$ Дж/(кг·°C)

Все данные уже представлены в системе СИ или в единицах, которые можно использовать в расчетах без перевода (градусы Цельсия для разности температур эквивалентны Кельвинам).

Найти:

Общее количество выделившейся теплоты, $\text{Q}$ - ?

Решение:

Общее количество теплоты, которое выделится, складывается из двух процессов:

1. Конденсация водяного пара. Пар при температуре кипения ($100$ °C) превращается в воду при той же температуре. Количество теплоты $Q_1$, выделяющееся при конденсации, находится по формуле:

$Q_1 = L \cdot m$

2. Охлаждение получившейся воды. Вода остывает от температуры кипения $t_1$ до конечной температуры $t_2$. Количество теплоты $Q_2$, выделяющееся при охлаждении, находится по формуле:

$Q_2 = c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

Суммарное количество теплоты $\text{Q}$ равно сумме теплоты от каждого процесса:

$Q = Q_1 + Q_2 = L \cdot m + c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

Подставим числовые значения в формулы.

Рассчитаем количество теплоты, выделившееся при конденсации пара:

$Q_1 = 2.3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 2 \text{ кг} = 4.6 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 4600000 \text{ Дж}$

Рассчитаем количество теплоты, выделившееся при охлаждении воды:

$Q_2 = 4200 \ \mathrm{Дж/(кг\cdot °C)} \cdot 2 \text{ кг} \cdot (100 \text{ °C} - 40 \text{ °C}) = 4200 \cdot 2 \cdot 60 \text{ Дж} = 504000 \text{ Дж}$

Теперь найдем общее количество выделившейся теплоты:

$Q = Q_1 + Q_2 = 4600000 \text{ Дж} + 504000 \text{ Дж} = 5104000 \text{ Дж}$

Для удобства можно выразить этот результат в мегаджоулях (МДж):

$5104000 \text{ Дж} = 5.104 \text{ МДж}$

Ответ: выделится $5104000$ Дж (или $5.104$ МДж) теплоты.