Скільки теплоти потрібно передати воді масою 2.6 кг, щоб підвищити її температуру з 30 до 100 °C та перетворити половину води на пару? Покажіть цей процес на графіку.
Точный ответ:
Объяснение: Чтобы решить данную задачу, мы должны учесть два аспекта: увеличение температуры воды и ее фазовые переходы.
Сначала рассмотрим увеличение температуры. Для этого мы используем формулу Q = mcΔT, где Q — теплота, m — масса вещества, c — удельная теплоемкость вещества, ΔT — изменение температуры. В данном случае, масса воды равна 2,6 кг, температурное изменение составляет 100 °C — 30 °C = 70 °C. Нам также требуется знать удельную теплоемкость воды, которая равна 4,18 Дж/(г°C).
Теперь перейдем к фазовому переходу. Половина воды должна превратиться в пару. Для этого мы используем формулу Q = mL, где Q — теплота, m — масса вещества, L — удельная теплота парообразования вещества. Мы знаем, что половина массы воды равна 2,6 кг / 2 = 1,3 кг. Удельная теплота парообразования воды составляет 2260 кДж/кг.
Теперь мы можем рассчитать общую теплоту, требуемую для задачи. Общая теплота равна сумме теплоты для изменения температуры и теплоты для фазового перехода:
Q = (m1cΔT) + (m2L)
где m1 — масса воды, m2 — масса воды, необходимой для парообразования. В нашем случае, m1 = 2,6 кг и m2 = 1,3 кг.
Можно представить этот процесс на графике, где по оси ординат будет отложена теплота (Q), а по оси абсцисс — изменение температуры (ΔT). Первая часть графика будет линейной, соответствующей изменению температуры, а вторая часть будет горизонтальной, соответствующей фазовому переходу.
Пример использования: Найти количество теплоты, необходимое для нагревания 2.6 кг воды с 30 °C до 100 °C и для преобразования половины воды в пару.
Совет: Чтобы лучше понять фазовые переходы и теплоту, рекомендуется изучить водную фазовую диаграмму. Это поможет вам лучше представить процесс и понять, как меняется теплота при разных состояниях вещества.
Практика: Сколько теплоты потребуется для изменения температуры 5 кг свинца с 20 °C до 100 °C, если удельная теплоемкость свинца составляет 0,13 Дж/(г°C)? Показать процесс на графике.