Какое количество энергии требуется для превращения воды массой 2 кг, взятой при температуре 20 °С, в пар?

Для решения этой задачи нам потребуется несколько этапов и знание физических свойств воды:

1. Нагрев воды от 20 °С до 100 °С (температуры кипения).
2. Превращение воды в пар при 100 °С.

Сначала рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды до температуры кипения (100 °С). Используем формулу:

$$Q_1 = mcΔT$$,

где:

• ( Q_1 ) – количество теплоты для нагрева,
• ( m ) – масса воды,
• ( c ) – удельная теплоёмкость воды ((4200 \frac{Дж}{кг · °С})),
• ( ΔT ) – изменение температуры.

Подставим значения:

$$Q_1 = 2 \text{ кг} × 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} · °\text{С}} × (100 - 20) \text{ °С} = 2 × 4200 × 80 \text{ Дж} = 672000 \text{ Дж} = 672 \text{ кДж}$$

Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар при 100 °С. Используем формулу:

$$Q_2 = mL$$,

где:

• ( Q_2 ) – количество теплоты для парообразования,
• ( m ) – масса воды,
• ( L ) – удельная теплота парообразования воды ((2.26 × 10^6 \frac{Дж}{кг})).

Подставим значения:

$$Q_2 = 2 \text{ кг} × 2.26 × 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} = 4.52 × 10^6 \text{ Дж} = 4520 \text{ кДж}$$

Теперь сложим количество теплоты, необходимое для нагрева воды и для её превращения в пар:

$$Q = Q_1 + Q_2 = 672 \text{ кДж} + 4520 \text{ кДж} = 5192 \text{ кДж}$$

Ответ: (5192 \text{ кДж})