5. Сколько энергии израсходовано на нагревание воды массой 0,75 кг от 20 до100 °с и последующее образование пара массой 250 г? (Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг °С, удельная теплота парообразования воды 2,3 · 10⁶ Дж/кг)

Решение:

Для решения задачи нужно рассчитать энергию, затраченную на нагревание воды, и энергию, затраченную на превращение воды в пар. Общая энергия будет суммой этих двух величин.

1. Энергия на нагревание воды:

Используем формулу:

\( Q_1 = c \cdot m_1 \cdot \Delta T \)

Где:

• \( Q_1 \) — энергия нагревания (Дж)
• \( c \) — удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг·°С))
• \( m_1 \) — масса воды (0,75 кг)
• \( \Delta T \) — изменение температуры (100 °С - 20 °С = 80 °С)

Вычисляем:

\[ Q_1 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \text{°С}} \cdot 0,75 \, кг \cdot 80 \, \text{°С} \]

\[ Q_1 = 4200 \cdot 60 \, Дж \]

\[ Q_1 = 252000 \, Дж \]

2. Энергия на образование пара (парообразование):

Используем формулу:

\( Q_2 = L \cdot m_2 \)

Где:

• \( Q_2 \) — энергия парообразования (Дж)
• \( L \) — удельная теплота парообразования (2,3 · 10⁶ Дж/кг)
• \( m_2 \) — масса пара (250 г = 0,25 кг)

Вычисляем:

\[ Q_2 = 2,3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг} \cdot 0,25 \, кг \]

\[ Q_2 = 575000 \, Дж \]

3. Общая энергия:

\( Q_{общ} = Q_1 + Q_2 \)

\[ Q_{общ} = 252000 \, Дж + 575000 \, Дж = 827000 \, Дж \]

Переведем в килоджоули:

\[ Q_{общ} = 827 \, кДж \]

Ответ: 827000 Дж (или 827 кДж).