C.2 Сколько энергии израсходовано на нагревание воды массой 0,75 кг от 20 до 100 °С и последующее образование пара массой 250 г (Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), удельная теплота парообразования воды 2,3·10⁶ Дж/кг).

Решение:

Для решения задачи необходимо рассчитать два вида затраченной энергии: на нагревание воды и на парообразование.

1. Энергия на нагревание воды:

Используем формулу:

\( Q_1 = c \cdot m_1 \cdot ΔT \)

Где:

• \( Q_1 \) — количество теплоты для нагревания, Дж
• \( c \) — удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг·°С))
• \( m_1 \) — масса воды (0,75 кг)
• \( ΔT \) — изменение температуры (100 °С - 20 °С = 80 °С)

\( Q_1 = 4200 \frac{\text{Дж}}{кг × °С} × 0,75 \text{ кг} × 80 °С \)

\( Q_1 = 4200 × 0,75 × 80 \text{ Дж} = 252000 \text{ Дж} \)

2. Энергия на парообразование:

Используем формулу:

\( Q_2 = L \cdot m_2 \)

Где:

• \( Q_2 \) — количество теплоты для парообразования, Дж
• \( L \) — удельная теплота парообразования (2,3·10⁶ Дж/кг)
• \( m_2 \) — масса воды для превращения в пар (250 г = 0,25 кг)

\( Q_2 = 2,3 × 10^6 \frac{\text{Дж}}{кг} × 0,25 \text{ кг} \)

\( Q_2 = 0,575 × 10^6 \text{ Дж} = 575000 \text{ Дж} \)

3. Общая израсходованная энергия:

\( Q_{общ} = Q_1 + Q_2 \)

\( Q_{общ} = 252000 \text{ Дж} + 575000 \text{ Дж} = 827000 \text{ Дж} \)

Переведем в мегаджоули:

\( Q_{общ} = 0,827 × 10^6 \text{ Дж} = 0,827 \text{ МДж} \)

Ответ: 827000 Дж или 0,827 МДж