2. Какое количество энергии нужно затратить, чтобы воду массой 5 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и испарить её?

Решение:

Для решения этой задачи нам нужно рассчитать два этапа:

1. Нагревание воды до кипения:
• Масса воды \( m = 5 \text{ кг} \)
• Начальная температура \( t_1 = 0 \text{ °С} \)
• Температура кипения \( t_2 = 100 \text{ °С} \)
• Удельная теплоёмкость воды \( c = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}} \)
• Количество теплоты для нагревания \( Q_1 \) рассчитывается по формуле: \( Q_1 = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1) \)
• \( Q_1 = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}} \cdot 5 \text{ кг} \cdot (100 \text{ °С} - 0 \text{ °С}) = 4200 \cdot 5 \cdot 100 = 2100000 \text{ Дж} = 2.1 \times 10^6 \text{ Дж} \)
2. Испарение воды (полное превращение в пар):
• Удельная теплота парообразования воды \( L = 2.3 \times 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \)
• Масса воды \( m = 5 \text{ кг} \)
• Количество теплоты для испарения \( Q_2 \) рассчитывается по формуле: \( Q_2 = L \cdot m \)
• \( Q_2 = 2.3 \times 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 5 \text{ кг} = 11.5 \times 10^6 \text{ Дж} = 11.5 \text{ МДж} \)
3. Общее количество энергии:
• Общая энергия \( Q = Q_1 + Q_2 \)
• \( Q = 2.1 \times 10^6 \text{ Дж} + 11.5 \times 10^6 \text{ Дж} = 13.6 \times 10^6 \text{ Дж} \)

Ответ: Чтобы довести воду массой 5 кг при 0 °С до кипения и испарить её, нужно затратить 13.6 × 10⁶ Дж энергии.