Какое количество теплоты потребуется для обращения в пар 0,5 кг воды. Взятой при 100°C

Для решения задачи об определении количества теплоты, необходимого для превращения 0,5 кг воды, взятой при температуре 100°C, в пар, нужно учитывать фазовый переход. В данном случае вода находится в жидком состоянии при температуре кипения, и она превращается в водяной пар без изменения температуры. Этот процесс называется испарением (или парообразованием), и для него используется удельная теплота парообразования.

Удельная теплота парообразования:

Удельная теплота парообразования ( L ) — это количество теплоты, которое необходимо передать 1 кг вещества, чтобы превратить его из жидкости в пар при постоянной температуре. Для воды при температуре 100°C значение ( L ) составляет: [ L = 2{,}26 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} \, \, (или \, 2260 \, \text{кДж/кг)}. ]

Формула для расчёта:

Количество теплоты ( Q ), необходимое для фазового перехода, рассчитывается по формуле: [ Q = m \cdot L, ] где:

• ( Q ) — количество теплоты (Дж),
• ( m ) — масса воды (кг),
• ( L ) — удельная теплота парообразования (Дж/кг).

Данные задачи:

• Масса воды: ( m = 0{,}5 \, \text{кг} ),
• Удельная теплота парообразования воды: ( L = 2{,}26 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} ).

Подставим значения в формулу:

[ Q = m \cdot L = 0{,}5 \cdot 2{,}26 \times 10^6 = 1{,}13 \times 10^6 \, \text{Дж}. ]

Ответ:

Для превращения 0,5 кг воды, взятой при температуре 100°C, в пар потребуется ( 1{,}13 \times 10^6 \, \text{Дж} ) (или ( 1130 \, \text{кДж} )) теплоты.

Обобщение:

Этот результат иллюстрирует, что фазовые переходы, такие как испарение, требуют значительного количества энергии, даже если температура вещества остаётся постоянной. Это связано с тем, что энергия уходит на разрыв межмолекулярных связей в жидкости.

Для того чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для превращения 0,5 кг воды в пар при температуре 100°C, необходимо использовать формулу для вычисления тепла, необходимого для парообразования.

Количество теплоты, необходимое для парообразования, можно рассчитать по формуле:

[ Q = m \cdot L ]

где:

• ( Q ) — количество теплоты (в джоулях),
• ( m ) — масса жидкости (в килограммах),
• ( L ) — удельная теплота парообразования (в джоулях на килограмм).

Для воды удельная теплота парообразования ( L ) при 100°C составляет примерно 2260 кДж/кг (или 2,26·10^6 Дж/кг).

Теперь подставим известные значения в формулу:

1. Масса воды ( m = 0,5 ) кг.
2. Удельная теплота парообразования ( L = 2,26 \times 10^6 ) Дж/кг.

Теперь подставим значения в формулу:

[ Q = 0,5 \, \text{кг} \times 2,26 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} ]

[ Q = 1,13 \times 10^6 \, \text{Дж} ]

Таким образом, для превращения 0,5 кг воды в пар при температуре 100°C потребуется примерно 1,13 миллиона джоулей тепла.

Важно отметить, что это количество теплоты требуется для парообразования, и оно не учитывает других процессов, таких как нагревание воды до 100°C (что не требуется в данном случае, так как вода уже находится при этой температуре) или охлаждение пара.