3. Какое количество энергии выделит вода массой 2 кг при охлаждении от 100 до 0 °С? Какое количество энергии выделится, если вместо воды взять столько же пара при 100 °С?

Решение:

Для решения этой задачи нам понадобятся удельные теплоёмкости воды и пара, а также удельная теплота парообразования.

1. Количество энергии, выделившееся при охлаждении воды:

Формула для расчёта количества теплоты при изменении температуры:

\[ Q_1 = c_w \cdot m \cdot \Delta T \]

Где:

• \( Q_1 \) — количество выделившейся теплоты (Дж);


• \( c_w \) — удельная теплоёмкость воды (примем \( 4200 \) Дж/(кг·°С));


• \( m \) — масса воды (\( 2 \) кг);


• \( \Delta T \) — изменение температуры (\( 100 \) °С - \( 0 \) °С = \( 100 \) °С).

Подставляем значения:

\[ Q_1 = 4200 \text{ Дж/(кг} · °C) \cdot 2 \text{ кг} \cdot 100 \text{ } °C = 840000 \text{ Дж} = 840 \text{ кДж} \]

2. Количество энергии, выделившееся при конденсации пара:

При переходе из газообразного состояния в жидкое (конденсация) при той же температуре, выделяется энергия, равная энергии парообразования.

Формула для расчёта количества теплоты при изменении агрегатного состояния (конденсация):

\[ Q_2 = L \cdot m \]

Где:

• \( Q_2 \) — количество выделившейся теплоты (Дж);


• \( L \) — удельная теплота парообразования (для воды примем \( 2.3 \cdot 10^6 \) Дж/кг);


• \( m \) — масса пара (\( 2 \) кг).

Подставляем значения:

\[ Q_2 = 2.3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 2 \text{ кг} = 4.6 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 4600 \text{ кДж} \]

Ответ: При охлаждении воды массой 2 кг от 100 до 0 °С выделится 840 кДж энергии. Если вместо воды взять столько же пара при 100 °С, то при конденсации выделится 4600 кДж энергии.