Какое количество теплоты необходимо, чтобы 200 г воды при температуре 20 градусов довести до кипения...

Для того чтобы решить эту задачу, нам необходимо учесть два этапа: нагревание воды до кипения и испарение воды.

1. Для нагревания 200 г воды с температурой 20 градусов до кипения (100 градусов) нам потребуется использовать уравнение теплообмена:

Q1 = c m ΔT

где Q1 - количество теплоты, c - удельная теплоемкость воды (4.18 Дж/(г*град)), m - масса воды (200 г), ΔT - изменение температуры (80 градусов).

Q1 = 4.18 200 80 = 6692 Дж

1. Для испарения 10 г воды нам понадобится учесть удельную теплоту испарения воды:

Q2 = L * m

где Q2 - количество теплоты, L - удельная теплота испарения воды (2260 Дж/г), m - масса испаряемой воды (10 г).

Q2 = 2260 * 10 = 22600 Дж

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для нагревания 200 г воды до кипения и испарения 10 г ее, составляет:

Qобщ = Q1 + Q2 = 6692 + 22600 = 29292 Дж

Итак, для выполнения указанных процессов потребуется 29292 Дж теплоты.

Для решения этой задачи нам необходимо учесть два процесса: нагревание воды от начальной температуры до температуры кипения и превращение части воды в пар.

1. Нагревание воды до температуры кипения: Для начала нужно вычислить, сколько теплоты потребуется для нагревания всей воды от 20 °C до 100 °C. Используем формулу количества теплоты для нагревания: [ Q_1 = mc\Delta T, ] где

   • ( m = 200 \, \text{г} ) — масса воды,
   • ( c = 4.18 \, \text{Дж/(г·°C)} ) — удельная теплоемкость воды,
   • ( \Delta T = 100 \, \text{°C} - 20 \, \text{°C} = 80 \, \text{°C} ) — изменение температуры.

   Подставляя числа, получаем: [ Q_1 = 200 \times 4.18 \times 80 = 66880 \, \text{Дж} ]

2. Превращение части воды в пар: Далее рассчитаем, сколько теплоты нужно для превращения 10 г воды в пар при температуре кипения. Используем формулу: [ Q_2 = mL, ] где

   • ( m = 10 \, \text{г} ) — масса воды, которую нужно испарить,
   • ( L = 2260 \, \text{Дж/г} ) — удельная теплота парообразования воды.

   Тогда: [ Q_2 = 10 \times 2260 = 22600 \, \text{Дж} ]

3. Общее количество теплоты: Суммируем теплоту, необходимую для нагревания воды и для ее испарения: [ Q = Q_1 + Q_2 = 66880 \, \text{Дж} + 22600 \, \text{Дж} = 89480 \, \text{Дж}. ]

Таким образом, чтобы нагреть 200 г воды от 20 °C до 100 °C и превратить 10 г этой воды в пар, необходимо 89480 Дж теплоты.