Какое количество теплоты необходимо чтобы 1 литр воды превратить в пар при температуре 100 градусов

Для превращения 1 литра воды в пар при температуре 100 °C требуется определить количество теплоты, которое необходимо для изменения агрегатного состояния воды из жидкого в газообразное, не изменяя её температуры. Это явление связано с понятием удельной теплоты парообразования.

Дано:

1. Объём воды: ( V = 1 \, \text{л} = 1 \, \text{дм}^3 = 0,001 \, \text{м}^3 ) (1 литр равен 0,001 кубометра).
2. Масса воды: ( m = 1 \, \text{кг} ) (так как плотность воды при нормальных условиях (\rho = 1000 \, \text{кг/м}^3)).
3. Удельная теплота парообразования воды при 100 °C: ( r = 2,26 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг} ).

Формула:

Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар, рассчитывается по формуле: [ Q = m \cdot r, ] где:

• ( Q ) — количество теплоты, которое нужно подвести (в джоулях),
• ( m ) — масса воды (в килограммах),
• ( r ) — удельная теплота парообразования (в (\text{Дж/кг})).

Расчёты:

Подставим значения в формулу: [ Q = 1 \cdot 2,26 \cdot 10^6 = 2,26 \cdot 10^6 \, \text{Дж}. ]

Ответ:

Чтобы превратить 1 литр воды в пар при температуре 100 °C, необходимо подвести ( 2,26 \, \text{МДж} ) (или ( 2,26 \cdot 10^6 \, \text{Дж} )) теплоты.

Дополнительные пояснения:

• Этот расчёт предполагает, что вода уже нагрета до 100 °C, и вся энергия идёт исключительно на переход из жидкого в газообразное состояние. Если вода не нагрета до 100 °C, то нужно учитывать ещё и количество теплоты, необходимое для её нагрева.
• Удельная теплота парообразования ( r ) показывает, сколько энергии требуется для испарения 1 кг воды при неизменной температуре. Для воды при 100 °C это значение равно ( 2,26 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг} ).

Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для превращения 1 литра воды в пар при температуре 100 градусов Цельсия, нужно учитывать два этапа: нагрев воды до точки кипения (если она не была нагрета до этой температуры) и последующее парообразование.

1. Условие: Предположим, что вода уже находится при температуре 100°C. Если это не так, то необходимо будет сначала нагреть воду до этой температуры, используя формулу:

   [ Q_1 = mc\Delta T ]

   где:

   • ( Q_1 ) — количество теплоты, необходимое для нагрева,
   • ( m ) — масса воды (в 1 литре воды масса равна 1 кг),
   • ( c ) — удельная теплоемкость воды (приблизительно 4,18 кДж/(кг·°C)),
   • ( \Delta T ) — изменение температуры (если вода уже при 100°C, то ( \Delta T = 0 )).

2. Парообразование: Для превращения 1 литра воды в пар при 100°C необходимо использовать теплоту парообразования, которая составляет приблизительно 2260 кДж/кг.

   [ Q_2 = mL ]

   где:

   • ( Q_2 ) — количество теплоты, необходимое для парообразования,
   • ( L ) — теплота парообразования (приблизительно 2260 кДж/кг).

Теперь, подставляя значения:

• Масса воды ( m = 1 ) кг,
• Теплота парообразования ( L = 2260 ) кДж/кг.

Таким образом, количество теплоты, необходимое для превращения 1 литра воды в пар:

[ Q_2 = 1 \, \text{кг} \times 2260 \, \text{кДж/кг} = 2260 \, \text{кДж} ]

Итак, если вода уже находится при температуре 100°C, то для превращения 1 литра воды в пар потребуется 2260 кДж тепла. Если же вода была изначально при другой температуре, нужно также учитывать количество теплоты, необходимое для ее нагрева до 100°C.

Чтобы превратить 1 литр воды в пар при температуре 100 градусов Цельсия, необходимо приблизительно 2260 кДж (килоджоулей) теплоты. Это значение соответствует скрытой теплоте парообразования воды.