1. Какое количество теплоты выделится при конденсации 2 кг водяного пара, взятого при температуре кипения, и последующем охлаждения воды до 40 °С при нормальном атмосферном давлении?

Решение:

Чтобы найти общее количество теплоты, нужно сложить количество теплоты, выделившееся при конденсации пара, и количество теплоты, выделившееся при охлаждении воды.

1. Количество теплоты при конденсации:

Используем формулу: \( Q_1 = Lm \), где \( L \) — удельная теплота парообразования воды, \( m \) — масса пара.

При нормальном атмосферном давлении \( L = 2.3 \times 10^6 \) Дж/кг.

\( Q_1 = 2.3 \times 10^6 \text{ Дж/кг} \times 2 \text{ кг} = 4.6 \times 10^6 \) Дж.

2. Количество теплоты при охлаждении воды:

Используем формулу: \( Q_2 = cm \Delta T \), где \( c \) — удельная теплоёмкость воды, \( m \) — масса воды, \( ΔT \) — изменение температуры.

Удельная теплоёмкость воды \( c = 4200 \) Дж/(кг·°C).

Начальная температура воды — температура кипения, \( T_{нач} = 100 \) °C.

Конечная температура воды \( T_{кон} = 40 \) °C.

Изменение температуры \( ΔT = T_{нач} - T_{кон} = 100 \text{ °C} - 40 \text{ °C} = 60 \text{ °C} \).

\( Q_2 = 4200 \text{ Дж/(кг·°C)} \times 2 \text{ кг} \times 60 \text{ °C} = 504000 \) Дж.

3. Общее количество теплоты:

\( Q_{общ} = Q_1 + Q_2 = 4.6 \times 10^6 \text{ Дж} + 504000 \text{ Дж} = 4600000 \text{ Дж} + 504000 \text{ Дж} = 5104000 \) Дж.

Переведём в мегаджоули: \( 5104000 \text{ Дж} = 5.104 \times 10^6 \text{ Дж} = 5.104 \) МДж.

Ответ: 5.104 МДж