Яка кількість води може бути нагріта від 20°С до 100°С і випарована за допомогою енергії, що виділяється

Для решения данной задачи мы можем воспользоваться формулой для определения количества теплоты, необходимого для нагрева вещества и его испарения.

Пусть масса воды, которую мы хотим нагреть и испарить, равна \(m\) кг.

Шаг 1: Определение количества теплоты для нагрева воды от 20°C до 100°C:
Для этого мы воспользуемся формулой:

\[Q_1 = mc\Delta T\]

где \(Q_1\) - количество теплоты, \(m\) - масса воды, \(c\) - удельная теплоемкость воды, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды составляет около 4,18 Дж/(г*°C) или 4,18 кДж/(кг*°C).

Масса воды равна \(m\) кг.

Изменение температуры равно разности 100°C и 20°C, то есть \(\Delta T = 100-20 = 80°C\).

Для определения количества теплоты для нагрева воды от 20°C до 100°C мы можем использовать формулу:

\[Q_1 = mc\Delta T = m \cdot 4,18 \cdot 10^3 \cdot 80\]

Шаг 2: Определение количества теплоты для испарения воды:
Для этого мы воспользуемся формулой:

\[Q_2 = mL\]

где \(Q_2\) - количество теплоты, \(m\) - масса воды, \(L\) - теплота парообразования.

Теплота парообразования воды составляет 2,3 МДж/кг или \(2,3 \cdot 10^6\) Дж/кг.

Масса воды равна \(m\) кг.

Таким образом, для определения количества теплоты для испарения воды мы можем использовать формулу:

\[Q_2 = mL = m \cdot 2,3 \cdot 10^6\]

Шаг 3: Суммирование количества теплоты:
Теперь мы можем сложить количество теплоты для нагрева воды и количество теплоты для испарения воды, чтобы получить общее количество теплоты, необходимое для нагрева и испарения данного объема воды:

\[Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2\]

\[Q_{\text{общ}} = m \cdot 4,18 \cdot 10^3 \cdot 80 + m \cdot 2,3 \cdot 10^6\]

Шаг 4: Подстановка известных значений и решение уравнения:
Теперь мы можем подставить известные значения в уравнение и решить его, чтобы определить значение массы воды \(m\):

\[m \cdot 4,18 \cdot 10^3 \cdot 80 + m \cdot 2,3 \cdot 10^6 = 9,4 \cdot 235 \cdot 10^3\]

После решения этого уравнения мы получим значение массы воды \(m\), которую можно нагреть и испарить с использованием энергии, выделяемой при расщеплении 9,4 г урана-235. Ответ будет выражен в килограммах.