Алюмінієвий чайник масою 0,8 кг містить 3 л води при 20 °С. Визначте кількість теплоти, яку треба затратити на нагрівання чайника з водою до кипіння. Пояснити з розв'язком
Ответы
Ответ:
Чтобы определить количество тепла, необходимое для нагрева чайника с водой до кипения, нам необходимо рассмотреть два этапа: нагрев воды от 20 °C до точки кипения (100 °C), а затем преобразование воды в пар при температуре кипения. .
Шаг 1: Нагрев воды от 20 °C до 100 °C.
Удельная теплоемкость воды составляет 4,186 Дж/г°С. Для начала нам нужно рассчитать массу воды в чайнике:
Плотность воды = 1 кг/л
Масса воды = Объем воды × Плотность воды
= 3 л × 1 кг/л
= 3 кг
Изменение температуры составляет ΔT = Tfinal - Tinitial.
= 100 °С – 20 °С
= 80 °С
Количество требуемого тепла определяется формулой Q = m × c × ΔT, где Q — тепловая энергия, m — масса, c — удельная теплоемкость, а ΔT — изменение температуры. Подставляя значения:
Q1 = 3 кг × 4,186 Дж/г°C × 80 °C
= 1004,08 кДж (округлено до двух десятичных знаков)
Шаг 2. Преобразование воды в пар при температуре 100 °C.
Теплота испарения воды составляет 2260 Дж/г. Мы воспользуемся массой воды на шаге 1 (3 кг) для расчета тепла, необходимого для испарения:
Q2 = Масса воды × Теплота испарения
= 3 кг × 2260 Дж/г
= 6780 кДж
Общее количество требуемого тепла представляет собой сумму Q1 и Q2:
Общее количество тепла = Q1 + Q2
= 1004,08 кДж + 6780 кДж
= 7784,08 кДж (округлено до двух десятичных знаков)
Следовательно, количество теплоты, необходимое для нагревания чайника с водой до кипения, составляет примерно 7784,08 кДж.