Уточнение деталей вопроса

На примусе в медном чайнике массой 0,2 кг вскипятили воду массой 1 кг, взятую при температуре 20 °С. В процессе кипячения 50 г воды выкипело.

Ответ на вопрос

Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения энергии и закон сохранения массы.

Первым шагом необходимо определить количество теплоты, которое необходимо передать воде для ее вскипания. Для этого можно воспользоваться формулой:

Q = m * c * ΔT,

где Q — количество теплоты, m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды приблизительно равна 4,18 Дж/(г*°C). Изначально вода имела температуру 20 °С, а для ее вскипания необходимо нагреть ее до температуры кипения, которая при нормальных условиях равна 100 °С. Следовательно, ΔT = 100 — 20 = 80 °C.

Подставляя известные значения, получаем:

Q = 1 кг * 4,18 Дж/(г*°C) * 80 °C = 334,4 кДж.

Теперь необходимо определить, сколько теплоты было выделено при вскипании воды. Для этого можно воспользоваться формулой:

Q = m * L,

где Q — количество теплоты, m — масса вещества, L — удельная теплота парообразования.

Удельная теплота парообразования воды при нормальных условиях равна 40,7 кДж/кг. Изначально вода имела массу 1 кг, а после вскипания ее масса уменьшилась на 50 г, то есть стала равной 0,95 кг. Следовательно, масса испарившейся воды равна 0,05 кг.

Подставляя известные значения, получаем:

Q = 0,05 кг * 40,7 кДж/кг = 2,035 кДж.

Таким образом, количество выделенной теплоты при вскипании воды составило 2,035 кДж.

Остается определить, как изменилась температура медного чайника. Для этого можно воспользоваться формулой:

Q = m * c * ΔT,

где Q — количество теплоты, m — масса меди, c — удельная теплоемкость меди, ΔT — изменение температуры.

Удельная теплоемкость меди приблизительно равна 0,385 Дж/(г*°C). Масса медного чайника равна 0,2 кг. Подставляя известные значения, получаем:

334,4 кДж = 0,2 кг * 0,385 Дж/(г*°C) * ΔT,

ΔT = 334,4 кДж / (0,2 кг * 0,385 Дж/(г*°C)) = 43,6 °C.

Таким образом, температура медного чайника увеличилась на 43,6 °C.