Сколько газа массой нужно сжечь на газовой плите для испарения 3 кг воды с температурой 25 °С? Потери энергии не учитывать. Удельная теплота сгорания газа — 44 мДж/кг, удельная теплоёмкость воды — 4200 Дж/(кг °С), удельная теплота парообразования воды — 2,3 мДж/кг.
Пошаговый ответ:
Объяснение: Для решения этой задачи, нам нужно учесть, что для испарения воды сначала нам нужно нагреть ее до температуры кипения, а затем испарить. Давайте разделим задачу на два этапа:
1. Нагрев воды до температуры кипения (100°C):
Удельная теплоемкость воды (С) равна 4200 Дж/(кг °C). Масса воды (m) равна 3 кг, начальная температура (T1) равна 25°C, а конечная температура (T2) равна 100°C.
Используем формулу:
[Q1 = m * C * (T2 — T1)]
2. Испарение нагретой воды:
Удельная теплота парообразования воды (L) равна 2,3 мДж/кг. Масса испаряемой воды (m) также равна 3 кг.
Используем формулу:
[Q2 = m * L]
Теперь сложим Q1 и Q2, чтобы получить общее количество энергии (Q), необходимое для испарения воды:
[Q = Q1 + Q2]
Пример использования:
Давайте подставим значения и рассчитаем Q.
[Q1 = 3 кг * 4200 Дж/(кг °C) * (100°C — 25°C) = 1,134,000 Дж]
[Q2 = 3 кг * 2,3 мДж/кг = 6,900 Дж]
[Q = 1,134,000 Дж + 6,900 Дж = 1,140,900 Дж]
Таким образом, нам нужно 1,140,900 Дж энергии для испарения 3 кг воды при указанных условиях.
Совет: Обратите внимание на единицы измерения и преобразуйте их, если это необходимо, чтобы они соответствовали друг другу.
Упражнение: Сколько газа массой нужно сжечь на газовой плите, чтобы испарить 5 кг воды с температурой 30°C? Удельная теплота сгорания газа — 50 мДж/кг, удельная теплоёмкость воды — 4200 Дж/(кг °C), удельная теплота парообразования воды — 2,5 мДж/кг.