16. Сколько энергии израсходовано на нагревание воды массой 0,75 кг от 20 до 100°С и последующее образование пара массой 250 г? (Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг·°С, удельная теплота парообразования воды 2,3 • 10^6 Дж/кг)

Решение:

Задача состоит из двух этапов: нагревание воды и её парообразование.

1. Нагревание воды:

Формула для расчета количества теплоты при нагревании:

\( Q_{нагр} = c \cdot m_{вод} \cdot \Delta T \)

Где:

• \( c = 4200 \text{ Дж/(кг} · °\text{С)} \) — удельная теплоемкость воды;
• \( m_{вод} = 0,75 \text{ кг} \) — масса воды;
• \( \Delta T = 100 °\text{С} - 20 °\text{С} = 80 °\text{С} \) — изменение температуры.

\( Q_{нагр} = 4200 \text{ Дж/(кг} · °\text{С)} \cdot 0,75 \text{ кг} \cdot 80 °\text{С} = 252000 \text{ Дж} \)

2. Парообразование воды:

Формула для расчета количества теплоты при парообразовании:

\( Q_{пар} = L \cdot m_{пар} \)

Где:

• \( L = 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \) — удельная теплота парообразования;
• \( m_{пар} = 250 \text{ г} = 0,25 \text{ кг} \) — масса пара.

\( Q_{пар} = 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 0,25 \text{ кг} = 0,575 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 575000 \text{ Дж} \)

3. Общая израсходованная энергия:

\( Q_{общ} = Q_{нагр} + Q_{пар} \)

\( Q_{общ} = 252000 \text{ Дж} + 575000 \text{ Дж} = 827000 \text{ Дж} \)

Переведем в килоджоули:

\( Q_{общ} = 827 \text{ кДж} \)

Ответ: 827000 Дж или 827 кДж.