Скільки теплоти виділиться при конденсації 250 г водяної пари, яка має температуру 100 градусів, і охолодженні

Для решения задачи о конденсации водяной пара и охлаждении образовавшейся воды, нам понадобится использовать следующие физические законы и формулы:

1. Закон сохранения энергии: теплота, выделяемая при конденсации водяного пара, равна теплоте, поглощаемой при охлаждении образовавшейся воды.
2. Формула для расчета теплоты Q, выделяемой при конденсации или поглощаемой при охлаждении:
\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T\]
где Q - теплота (в джоулях), m - масса вещества (в килограммах), c - удельная теплоемкость (в джоулях на килограмм на градус Цельсия), \(\Delta T\) - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Итак, давайте решим первую задачу.
Масса водяной пара, которая конденсируется, составляет 250 грамм, а ее начальная температура равна 100 градусов Цельсия. В конечном итоге эта пара конденсируется и охлаждается до 20 градусов Цельсия. Нам нужно вычислить количество выделяемой теплоты.

Первым шагом вычислим количество теплоты, выделяющееся при конденсации водяного пара:

1) Для этого нам нужно найти изменение температуры. У нас исходная температура 100 градусов Цельсия, конечная температура 20 градусов Цельсия, значит:
\(\Delta T = 20 - 100 = -80\) градусов Цельсия.

2) Теперь, зная массу пара (m = 250 г), удельную теплоемкость воды (c = 4,18 Дж / (градус Цельсия * г)) и изменение температуры \(\Delta T\) (в градусах Цельсия), мы можем вычислить количество теплоты, выделяющееся при конденсации пара:
\[Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T\]
\[Q_1 = 250 \cdot 4,18 \cdot (-80)\]
\[Q_1 \approx -83680\] Дж

Теперь рассмотрим вторую задачу.
Нам нужно вычислить количество теплоты, которое нужно отнять от 50 г водяного пара, взятого при температуре 100 градусов Цельсия, чтобы получить 59 г льда при 0 градусов Цельсия.

Процесс состоит из двух шагов - охлаждение пара до 0 градусов Цельсия и конденсация пара в лед.

1) Расчет количества теплоты, необходимого для достижения температуры плавления:
Аналогично первой задаче, найдем изменение температуры:
\(\Delta T = 0 - 100 = -100\) градусов Цельсия

2) Рассчитаем количество теплоты, необходимое для охлаждения пара:
Найдем большой Q для охлаждения пара с помощью формулы:
\[Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T\]
\[Q_2 = 50 \cdot 4,18 \cdot (-100)\]
\[Q_2 \approx -209000\] Дж

3) Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для конденсации воздуха и превращения его в лед. Это будет также отрицательное значение Q, так как это процесс, требующий отбора теплоты.

Вам придется использовать специальные значения для воды и льда. Перерасчитываем теплоту на грамм льда, и тут надо помнить, что масса исходного вещества во втором случае уже изменилась.

Расчет количества теплоты, которое нужно отнять от образовавшегося пара для конденсации и превращения его в лед:
\[Q_3 = m \cdot c \cdot \Delta T\]
\[Q_3 = 9 \cdot 2,09 \cdot (0 -(-100))\]
\[Q_3 \approx 1881\] Дж

4) Общая теплота, потребная для получения льда, будет равна сумме Q2 и Q3:
\[Q_{общ.} = Q_2 + Q_3\]
\[Q_{общ.} \approx -209000 + 1881\] Дж
\[Q_{общ.} \approx -207119\] Дж

Ответ:
В первой задаче количество теплоты, выделяющееся при конденсации 250 г водяного пара от 100° С до 20° С, составляет примерно -83680 Дж.
Во второй задаче количество теплоты, которое нужно отнять от 50 г водяного пара при 100° С, чтобы получить 59 г льда при 0° С, составляет примерно -207119 Дж.