Задача 5. (Парообразование, конденсация) Сколько энергии выделится при конденсации 200 г водяного пара при температуре 100°С и последующем охлаждении образовавшейся воды до 30°С? Удельная теплота парообразования воды 2.3-10 Дж/кг.

Дано:

• m = 200 г = 0.2 кг
• t₁ = 100°C
• t₂ = 30°C
• L = 2.3·10⁶ Дж/кг
• с = 4200 Дж/(кг·°C)

Найти: Q - ?

Решение:

Выделяется энергия при двух процессах:

1. Конденсация пара при температуре 100°C.
2. Охлаждение воды от 100°C до 30°C.

Количество теплоты, выделяющееся при конденсации:

$$Q_1 = mL = 0.2 \text{ кг} \cdot 2.3 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} = 4.6 \cdot 10^5 \text{ Дж} = 460000 \text{ Дж}$$

Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении:

$$Q_2 = mc(t_1 - t_2) = 0.2 \text{ кг} \cdot 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot (100 - 30) \text{ °C} = 0.2 \cdot 4200 \cdot 70 \text{ Дж} = 58800 \text{ Дж}$$

Общее количество теплоты:

$$Q = Q_1 + Q_2 = 460000 \text{ Дж} + 58800 \text{ Дж} = 518800 \text{ Дж} = 518.8 \text{ кДж}$$

Ответ: 518.8 кДж.