Для приближённого определения удельной теплоты парообразования воды, ученик проделал
следующий опыт. он нагрел на электроплитке воду. оказалось, что на нагревание воды от 10ºс
до 100ºс потребовалось 18 минут, а для обращения 0,2 её массы в пар потребовалось 23 мин.
какова удельная теплота парообразования по данным этого опыта?
Шаг 1: Рассчитаем количество теплоты, которое было затрачено на нагревание воды от 10ºC до 100ºC. Для этого умножим массу воды на удельную теплоемкость воды.
Масса воды: 1 кг (предположим, что ученик использовал 1 кг воды для опыта)
Удельная теплоемкость воды: 4,186 Дж/(г·°C) (предположим, что учитель рассказал ученику эту информацию ранее или они нашли её в учебнике)
Количество теплоты для нагревания воды:
Q1 = масса * удельная теплоемкость * изменение температуры
Q1 = 1 кг * 4,186 Дж/(г·°C) * (100ºC - 10ºC)
Шаг 2: Рассчитаем количество теплоты, которое было затрачено для обращения 0,2 её массы в пар. Для этого умножим массу пара на удельную теплоту парообразования.
Масса пара: 0,2 кг
Удельная теплота парообразования (неизвестная величина): Q2 Дж/кг
Количество теплоты для обращения 0,2 массы в пар:
Q2 = масса пара * удельная теплота парообразования
Q2 = 0,2 кг * Q2 Дж/кг
Шаг 3: Применим принцип сохранения энергии. Количество теплоты, затраченное на нагревание воды, должно быть равно количеству теплоты, затраченному на парообразование.
Q1 = Q2
1 кг * 4,186 Дж/(г·°C) * (100ºC - 10ºC) = 0,2 кг * Q2 Дж/кг
В данном случае масса воды находится в граммах, поэтому нам нужно перевести 1 кг в 1000 г, чтобы оба значения были в одной системе измерения.
1 кг = 1000 г
(1000 г) * 4,186 Дж/(г·°C) * (100ºC - 10ºC) = 0,2 кг * Q2 Дж/кг
(4000 г Дж/°C) * (90ºC) = 0,2 кг * Q2 Дж/кг
Шаг 4: Рассчитаем значение Q2, чтобы получить удельную теплоту парообразования.
Q2 = [(4000 г Дж/°C) * (90ºC)] / 0,2 кг
Q2 = 18000 Дж/кг
Ответ: Удельная теплота парообразования по данным этого опыта равна 18000 Дж/кг.