Яку кількість теплоти потрібно постачити 50 грамам води, яка має початкову температуру 20°С, щоб нагріти її до кипіння

Для решения данной задачи, мы можем использовать формулу для расчета теплоты Q, необходимой для изменения температуры вещества:

\[Q = mc\Delta T\]

где:
Q - теплота (в джоулях),
m - масса вещества (в граммах),
c - удельная теплоемкость вещества (в джоулях/градус Цельсия),
\(\Delta T\) - изменение температуры вещества (в градусах Цельсия).

В данной задаче, нам нужно нагреть 50 граммов воды до кипения, что означает, что она должна достичь температуры 100°С. При этом, половина этой воды должна превратиться в пар.

Сначала рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания воды до кипения. Для этого воспользуемся формулой выше.

Удельная теплоемкость воды составляет около 4.18 Дж/градус Цельсия.

\[\Delta T = 100 - 20 = 80\]
\[Q_1 = (50 \cdot 4.18 \cdot 80) \, \text{Дж} = 16720 \, \text{Дж}\]

Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для превращения половины воды в пар.

Для этого воспользуемся формулой:

\[Q_2 = ml\]

где l - теплота парообразования воды. Для воды она составляет около 2260 Дж/г.

Масса половины воды будет:

\[m_{\text{половина}} = \frac{50}{2} = 25 \, \text{г}\]

\[Q_2 = (25 \cdot 2260) \, \text{Дж} = 56500 \, \text{Дж}\]

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для нагревания 50 граммов воды до кипения и превращения половины этой воды в пар, составляет:

\[Q_{\text{общее}} = Q_1 + Q_2 = 16720 + 56500 = 73220 \, \text{Дж}\]

Итак, чтобы выполнить задачу, нужно поставить 73220 Дж теплоты воде при начальной температуре 20°С, чтобы нагреть ее до кипения и превратить половину воды в пар.