10. Какое количество теплоты выделится в процессе конденсации 3 кг водяного пара при температуре 100 °C и охлаждении образовавшейся при этом воды до 40 °С? Начертите график зависимости температуры воды от времени.

Дано: m = 3 кг t(кипения) = 100 °С t₂ = 40 °С c(воды) = 4200 Дж/(кг·°С) L(воды) = 2,3 × 10⁶ Дж/кг

Решение:

Количество теплоты, выделившееся при конденсации водяного пара:

$$Q₁ = L \cdot m = 2.3 \cdot 10^6 \cdot 3 = 6.9 \cdot 10^6 \text{ Дж}$$

Количество теплоты, выделившееся при охлаждении воды:

$$Q₂ = c(воды) \cdot m \cdot (t(кипения) - t₂) = 4200 \cdot 3 \cdot (100 - 40) = 756000 \text{ Дж}$$

Общее количество теплоты:

$$Q = Q₁ + Q₂ = 6.9 \cdot 10^6 + 756000 = 7656000 \text{ Дж}$$

График зависимости температуры воды от времени:

       t, °C
       |
100   *------------------
       | \                |
       |  \               |
       |   \              |
       |    \             |
40    *     \            *
       |      \           |
       |       \          |
       |        \         |
       |         \        |
       *          \       *
       |-------------------
       0          t, с

Ответ: 7656000 Дж