Дано:
масса воды m = 4 кг,
температура начальная T1 = 40°C,
температура конечная T2 = 150°C,
удельная теплоемкость воды c_в = 4200 Дж/(кг·°C),
теплота парообразования воды λ = 2260 кДж/кг = 2260000 Дж/кг.
Найти: количество энергии, необходимое для превращения 4 кг воды при температуре 40°C в пар при температуре 150°C.
Решение:
1. Нагрев воды от 40°C до 100°C:
Q1 = m * c_в * (100 - 40) = 4 * 4200 * 60 = 1008000 Дж.
2. Испарение воды при 100°C:
Q2 = m * λ = 4 * 2260000 = 9040000 Дж.
3. Нагрев пара от 100°C до 150°C:
Q3 = m * c_в * (150 - 100) = 4 * 4200 * 50 = 840000 Дж.
Теперь суммируем все этапы:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 1008000 + 9040000 + 840000 = 10984000 Дж.
Ответ: энергия, необходимая для превращения 4 кг воды при температуре 40°C в пар при температуре 150°C, составляет 10984000 Дж.