Определить количество теплоты выделившееся при конденсации 200 г водяного пара и при охлаждении полученной...

Для решения данной задачи необходимо учесть два этапа процесса: конденсация пара и охлаждение полученной воды.

1. Рассчитаем количество теплоты, выделившееся при конденсации 200 г водяного пара:

m = 200 г = 0,2 кг (масса пара)

Q1 = m L = 0,2 кг 2,3 Мдж/кг = 0,46 Мдж

1. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для охлаждения воды до 20°С:

m = 200 г = 0,2 кг (масса воды)

ΔT = Tконденсации - Тконечная = 100°С - 20°С = 80°С

Q2 = m c ΔT = 0,2 кг 4200 Дж/(кг°С) * 80°С = 67200 Дж = 0,0672 МДж

Итак, общее количество теплоты, выделившееся при конденсации пара и охлаждении полученной воды, равно:

Q = Q1 + Q2 = 0,46 Мдж + 0,0672 Мдж = 0,5272 Мдж

Таким образом, количество теплоты, выделившееся при конденсации 200 г водяного пара и охлаждении полученной воды до 20°С, составляет 0,5272 Мдж.

Для определения количества теплоты, выделившейся при конденсации 200 г водяного пара и последующем охлаждении образовавшейся воды до 20°C, мы будем использовать два основных этапа:

1. Конденсация водяного пара.
2. Охлаждение образовавшейся воды.

1. Конденсация водяного пара

Когда водяной пар конденсируется, он выделяет тепло, которое можно рассчитать с использованием удельной теплоты парообразования. Удельная теплота парообразования воды составляет 2,3 МДж/кг (или 2,300,000 Дж/кг).

Количество теплоты, выделившееся при конденсации, ( Q_1 ), можно вычислить по формуле: [ Q_1 = L \cdot m ] где:

• ( L ) — удельная теплота парообразования (2,300,000 Дж/кг),
• ( m ) — масса пара (200 г = 0.2 кг).

Подставим значения: [ Q_1 = 2,300,000 \, \text{Дж/кг} \times 0.2 \, \text{кг} ] [ Q_1 = 460,000 \, \text{Дж} ]

2. Охлаждение воды

После конденсации образуется вода, которая будет охлаждаться до 20°C. Чтобы рассчитать количество теплоты, выделяющееся при охлаждении воды, используем формулу: [ Q_2 = c \cdot m \cdot \Delta T ] где:

• ( c ) — удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг·°С)),
• ( m ) — масса воды (0.2 кг),
• ( \Delta T ) — изменение температуры.

Предположим, что начальная температура конденсированной воды равна 100°C, поскольку она образовалась из пара. Тогда изменение температуры ( \Delta T ) составит: [ \Delta T = 100 \, °C - 20 \, °C = 80 \, °C ]

Теперь подставим все значения в формулу: [ Q_2 = 4200 \, \text{Дж/(кг·°С)} \times 0.2 \, \text{кг} \times 80 \, °C ] [ Q_2 = 4200 \times 0.2 \times 80 ] [ Q_2 = 67,200 \, \text{Дж} ]

Общее количество теплоты

Теперь суммируем количество теплоты, выделившееся на каждом этапе: [ Q = Q_1 + Q_2 ] [ Q = 460,000 \, \text{Дж} + 67,200 \, \text{Дж} ] [ Q = 527,200 \, \text{Дж} ]

Ответ

Количество теплоты, выделившееся при конденсации 200 г водяного пара и последующем охлаждении полученной воды до 20°C, составляет 527,200 Дж.

Для решения этой задачи нужно использовать уравнение теплового баланса:

Q = m c ΔT + m * L

где Q - количество выделившейся теплоты, m - масса водяного пара, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры, L - удельная теплота парообразования.

По условию: m = 200 г = 0,2 кг c = 4200 Дж/(кг°С) ΔT = 100 - 20 = 80°С L = 2,3 МДж/кг = 2,3 10^6 Дж/кг

Подставляем значения в уравнение:

Q = 0,2 4200 80 + 0,2 2,3 10^6 = 67200 + 460000 = 527200 Дж

Ответ: количество теплоты, выделившееся при конденсации 200 г водяного пара и при охлаждении полученной воды, равно 527200 Дж.