16. Сколько энергии израсходовано на нагревание воды массой 0.75 кг от 20 до100 °С последующее образование пара массой 250 г? (Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг. °С, удельная теплота парообразования воды 2.3 10 Дж/кг)

Задание 16. Энергия на нагревание воды и образование пара

Дано:

• Масса воды: \( m_{воды} = 0,75 \) кг.
• Начальная температура воды: \( t_{нач} = 20 \) °С.
• Конечная температура воды: \( t_{кон} = 100 \) °С.
• Масса пара: \( m_{пара} = 250 \text{ г} = 0,25 \) кг.
• Удельная теплоемкость воды: \( c_{воды} = 4200 \) Дж/(кг·°С).
• Удельная теплота парообразования: \( L = 2,3 \times 10^6 \) Дж/кг.

Найти: общую энергию \( Q_{общ} \).

Решение:

Энергия, израсходованная на нагревание воды, и энергия, идущая на превращение воды в пар, рассчитываются отдельно, а затем суммируются.

1. Энергия на нагревание воды:

\[ Q_{нагрев} = c_{воды} \cdot m_{воды} \cdot (t_{кон} - t_{нач}) \]

\[ Q_{нагрев} = 4200 \text{ Дж/(кг·°С)} \cdot 0,75 \text{ кг} \cdot (100 \text{ °С} - 20 \text{ °С}) \]

\[ Q_{нагрев} = 4200 \cdot 0,75 \cdot 80 = 252000 \text{ Дж} \]

2. Энергия на образование пара:

\[ Q_{пар} = L \cdot m_{пара} \]

\[ Q_{пар} = 2,3 \times 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 0,25 \text{ кг} \]

\[ Q_{пар} = 575000 \text{ Дж} \]

3. Общая энергия:

\[ Q_{общ} = Q_{нагрев} + Q_{пар} \]

\[ Q_{общ} = 252000 \text{ Дж} + 575000 \text{ Дж} = 827000 \text{ Дж} \]

Можно также выразить в килоджоулях: \( 827 \) кДж.

Ответ: 827000 Дж (или 827 кДж).