ID: 00006018
Что опаснее: обжечься водой при температуре 100 °С или её паром той же массы при той же температуре? Ответ поясните.
Источник: ФИПИ
Случай 1: обжог водой при 100 °C.
Вода охлаждается от 100 \text{ °C} до температуры кожи t_{\text{кожи}}. Теплота, отданная телу:
Q_{\text{вода}} = m c_{\text{воды}} (100 - t_{\text{кожи}})
Случай 2: обжог паром при 100 °C.
Пар проходит два этапа передачи теплоты:
Этап 1 — конденсация пара при постоянной температуре 100 °C:
Q_1 = m L, \quad L = 2{,}26 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг}
Этап 2 — охлаждение образовавшейся воды от 100 °C до температуры кожи:
Q_2 = m c_{\text{воды}} (100 - t_{\text{кожи}})
Суммарная теплота от пара:
Q_{\text{пар}} = Q_1 + Q_2 = mL + m c_{\text{воды}} (100 - t_{\text{кожи}})
Сравнение:
Q_{\text{пар}} - Q_{\text{вода}} = mL \gt 0
Так как удельная теплота парообразования воды L = 2{,}26 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} значительно велика, пар при той же температуре и той же массе передаёт телу существенно больше теплоты.
Вывод: пар при 100 °C опаснее воды при 100 °C, поскольку дополнительно выделяет теплоту конденсации Q_1 = mL.
паром