a) Найдите массу воды, если ее объем составляет 2 литра. (Плотность воды равна 1000 кг/м3) [2] b) Определите количество

Для решения данной задачи, нам потребуется использовать формулы связанные с плотностью, удельной теплоемкостью и теплотой парообразования воды.

a) Найдем массу воды, используя формулу плотности:

\[ m = \rho \cdot V \]

где \( m \) - масса воды, \( \rho \) - плотность воды (равна 1000 кг/м3), \( V \) - объем воды (равен 2 литрам, то есть 0.002 м3).

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[ m = 1000 \, \text{кг/м3} \cdot 0.002 \, \text{м3} = 2 \, \text{кг} \]

Таким образом, масса воды равна 2 кг.

b) Для определения количества теплоты, необходимой для нагрева воды, используем формулу:

\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]

где \( Q \) - количество теплоты, \( m \) - масса воды (равна 2 кг, посчитана в предыдущем пункте), \( c \) - удельная теплоемкость воды (равна 4200 Дж/(кг∙°)), \( \Delta T \) - изменение температуры.

Поскольку мы хотим нагреть воду до точки кипения, температурное изменение равно разнице между температурой кипения и начальной температурой. Предположим, что начальная температура воды равна 20 °C (температура комнаты), а температура кипения воды равна 100 °C.

Тогда:

\[ \Delta T = 100 \, \text{°C} - 20 \, \text{°C} = 80 \, \text{°C} \]

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[ Q = 2 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг∙°)} \cdot 80 \, \text{°C} = 672000 \, \text{Дж} \]

Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагрева воды до точки кипения, равно 672000 Дж.

c) Чтобы вычислить количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар, используем формулу:

\[ Q = m \cdot L \]

где \( Q \) - количество теплоты, \( m \) - масса воды (равна 2 кг), \( L \) - теплота парообразования (равна 2,3∙106 Дж/кг).

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[ Q = 2 \, \text{кг} \cdot 2,3∙10^6 \, \text{Дж/кг} = 4,6∙10^6 \, \text{Дж} \]

Таким образом, количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар, равно 4,6∙106 Дж.

d) Чтобы рассчитать общее количество затраченной теплоты для нагревания и испарения воды, нужно сложить количество теплоты, необходимое для нагревания и количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар:

\[ \text{Общая теплота} = \text{Теплота для нагревания} + \text{Теплота для испарения} \]

\[ \text{Общая теплота} = 672000 \, \text{Дж} + 4,6∙10^6 \, \text{Дж} = 5,272∙10^6 \, \text{Дж} \]

Таким образом, общее количество затраченной теплоты равно 5,272∙10^6 Дж.