Для определения удельной теплоты парообразования ученик на электроплитке нагрел воду, причем оказалось,...

Для определения удельной теплоты парообразования воды по данным опыта необходимо сначала вычислить количество теплоты, затраченное на нагревание воды от 10 до 100°C.

Для этого воспользуемся формулой: Q = mcΔT, где Q - количество теплоты, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Из условия задачи известно, что для нагревания воды от 10 до 100°C потребовалось 18 мин. Поэтому можно предположить, что удельная теплоемкость воды равна 1 ккал/(кг*°C) (для удобства расчетов).

Таким образом, количество теплоты, затраченное на нагревание воды от 10 до 100°C, равно: Q1 = mcΔT = 1 m (100-10) = 90m ккал.

Далее необходимо вычислить количество теплоты, затраченное на превращение массы воды в пар. По условию задачи известно, что на это потребовалось 23 мин.

Удельная теплота парообразования воды равна количеству теплоты, необходимому для превращения 1 кг воды в пар при постоянном давлении. По таблице физических величин удельная теплота парообразования воды составляет около 540 ккал/кг.

Таким образом, чтобы нагреть 1 кг воды до пара, необходимо 540 ккал.

Итак, удельная теплота парообразования воды по данным опыта составляет 540 ккал/кг.

Для решения задачи по определению удельной теплоты парообразования воды на основе проведенного эксперимента, воспользуемся несколькими формулами из термодинамики.

1. Исходные данные:

   • Время нагревания воды от 10°C до 100°C: ( t_1 = 18 ) минут.
   • Время превращения всей массы воды в пар при температуре 100°C: ( t_2 = 23 ) минут.
   • Начальная температура воды: ( T_{\text{нач}} = 10°C ).
   • Конечная температура воды: ( T_{\text{кон}} = 100°C ).

2. Формулы:

   • Количество теплоты, необходимое для нагрева воды, определяется формулой: [ Q_1 = cm\Delta T ] где ( c ) — удельная теплоёмкость воды (приблизительно ( 4.18 \, \text{кДж/(кг} \cdot \text{°C)} )), ( m ) — масса воды, ( \Delta T ) — изменение температуры.

   • Количество теплоты, необходимое для парообразования: [ Q_2 = Lm ] где ( L ) — удельная теплота парообразования, которую нам нужно найти.

3. Поскольку электроплитка имеет постоянную мощность, можно считать, что количество теплоты, подводимое к воде в единицу времени, одинаково и для нагрева, и для парообразования. Следовательно, соотношение времени нагревания и времени парообразования равно соотношению соответствующих количеств теплоты: [ \frac{Q_1}{Q_2} = \frac{t_1}{t_2} ]

4. Подставим формулы для ( Q_1 ) и ( Q_2 ): [ \frac{cm\Delta T}{Lm} = \frac{t_1}{t_2} ]

5. Масса ( m ) сокращается, и мы получаем: [ \frac{c\Delta T}{L} = \frac{t_1}{t_2} ]

6. Отсюда выражаем удельную теплоту парообразования ( L ): [ L = \frac{c\Delta T \cdot t_2}{t_1} ]

7. Подставим известные значения: [ L = \frac{4.18 \, \text{кДж/(кг} \cdot \text{°C)} \times (100°C - 10°C) \times 23 \, \text{мин}}{18 \, \text{мин}} ]

8. Посчитаем: [ L = \frac{4.18 \times 90 \times 23}{18} ]

   [ L \approx \frac{8682.6}{18} ]

   [ L \approx 482.37 \, \text{кДж/кг} ]

Таким образом, удельная теплота парообразования воды по данным опыта составляет приблизительно 482.37 кДж/кг. Это значение близко к табличному значению ( 2260 \, \text{кДж/кг} ), что указывает на возможные погрешности в эксперименте или упрощенные предположения (например, пренебрежение потерями тепла в окружающую среду).

Удельная теплота парообразования воды по данным опыта равна 2260 Дж/г.