Какое количество теплоты выделится при конденсации 2 кг пара, взятого при температуре кипения, и последующего охлаждения воды до 40 °С при нормальном атмосферном давлении? Ответ выразите в килоджоулях и округлите до целого числа.

Для решения этой задачи нам потребуется знание нескольких физических величин и формул. 1. **Удельная теплота парообразования воды (\(L\))**: Это количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре кипения. Для воды \(L \approx 2260 \text{ кДж/кг}\). 2. **Удельная теплоёмкость воды (\(c\))**: Это количество теплоты, необходимое для нагрева 1 кг вещества на 1 °C. Для воды \(c \approx 4.2 \text{ кДж/(кг·°C)}\). Теперь решим задачу по шагам: **Шаг 1: Конденсация пара** При конденсации 2 кг пара при температуре кипения выделяется теплота, равная: \[Q_1 = m \cdot L\] где: * \(m = 2 \text{ кг}\) - масса пара, * \(L = 2260 \text{ кДж/кг}\) - удельная теплота парообразования воды. Подставляем значения: \[Q_1 = 2 \text{ кг} \cdot 2260 \text{ кДж/кг} = 4520 \text{ кДж}\] **Шаг 2: Охлаждение воды** После конденсации получается 2 кг воды при температуре 100 °C (температура кипения). Затем эту воду охлаждают до 40 °C. Количество теплоты, выделившееся при охлаждении, можно рассчитать по формуле: \[Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T\] где: * \(m = 2 \text{ кг}\) - масса воды, * \(c = 4.2 \text{ кДж/(кг·°C)}\) - удельная теплоёмкость воды, * \(\Delta T = T_{\text{конечная}} - T_{\text{начальная}} = 40 °C - 100 °C = -60 °C\) - изменение температуры (знак минус означает, что температура уменьшается). Подставляем значения: \[Q_2 = 2 \text{ кг} \cdot 4.2 \text{ кДж/(кг·°C)} \cdot (-60 °C) = -504 \text{ кДж}\] Так как нас интересует выделившееся тепло, берём модуль этого значения: \(|Q_2| = 504 \text{ кДж}\). **Шаг 3: Общее количество теплоты** Общее количество теплоты, выделившееся при конденсации и охлаждении: \[Q_{\text{общее}} = Q_1 + |Q_2| = 4520 \text{ кДж} + 504 \text{ кДж} = 5024 \text{ кДж}\] **Итоговый ответ:** Выделится 5024 кДж теплоты. **Развёрнутый ответ для школьника:** Представь, что у тебя есть 2 кг пара, который находится при температуре кипения (100 °C). Сначала этот пар превращается в воду при той же температуре (100 °C). Этот процесс называется конденсацией, и при этом выделяется много тепла (4520 кДж). Затем вода, которая получилась, начинает остывать с 100 °C до 40 °C. При этом тоже выделяется тепло (504 кДж). Чтобы узнать, сколько всего тепла выделилось, мы складываем тепло, выделившееся при конденсации, и тепло, выделившееся при охлаждении. Получается 5024 кДж. Надеюсь, теперь тебе понятно!