Для получения дистиллированной воды водяной пар при 100 °С пропускают через змеевик (холодильник), который охлаждается водой. Определите, какое коли- чество теплоты получила вода в холодильнике при по- лучении 5 кг дистиллированной воды при 20 °С.
Ответы
Ответ:
Для определения количества теплоты, полученной вода в холодильнике при конденсации пара, используем уравнение теплового баланса:
\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
где:
- \( Q \) - теплота (в джоулях или калориях),
- \( m \) - масса вещества (в кг),
- \( c \) - удельная теплоемкость вещества (для воды приблизительно 4186 Дж/(кг·°C)),
- \( \Delta T \) - изменение температуры (в °C).
1. **Теплота для нагрева воды с 20 °С до 100 °С:**
\[ Q_1 = 5 \text{ кг} \times 4186 \text{ Дж/(кг·°C)} \times (100 - 20) \text{ °C} \]
\[ Q_1 = 5 \times 4186 \times 80 = 1674400 \text{ Дж} \]
2. **Теплота для конденсации водяного пара:**
Теплота конденсации водяного пара равна удельной теплоте парообразования для воды, которая составляет приблизительно \( 2260 \text{ кДж/кг} \) (или \( 2260 \times 10^3 \text{ Дж/кг} \)).
\[ Q_2 = 5 \text{ кг} \times 2260 \times 10^3 \text{ Дж/кг} = 11300000 \text{ Дж} \]
Таким образом, общее количество теплоты, полученной водой в холодильнике, составляет:
\[ Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 = 1674400 \text{ Дж} + 11300000 \text{ Дж} = 12974400 \text{ Дж} \]
Или, если перевести это в кДж:
\[ Q_{\text{общ}} = 12974.4 \text{ кДж} \]
Таким образом, вода в холодильнике получила около 12,974 кДж теплоты.