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:
- Конденсация водяного пара.
- 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 .
Количество теплоты, выделившееся при конденсации, , можно вычислить по формуле:
где:
- — удельная теплота парообразования ,
- — масса пара .
Подставим значения:
2. Охлаждение воды
После конденсации образуется вода, которая будет охлаждаться до 20°C. Чтобы рассчитать количество теплоты, выделяющееся при охлаждении воды, используем формулу:
где:
- — удельная теплоемкость воды ),
- — масса воды ,
- — изменение температуры.
Предположим, что начальная температура конденсированной воды равна 100°C, поскольку она образовалась из пара. Тогда изменение температуры составит:
Теперь подставим все значения в формулу:
Общее количество теплоты
Теперь суммируем количество теплоты, выделившееся на каждом этапе:
Ответ
Количество теплоты, выделившееся при конденсации 200 г водяного пара и последующем охлаждении полученной воды до 20°C, составляет 527,200 Дж.