Физика / Термодинамика

Удельная теплота парообразования в задачах 8 класса

Удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты нужно передать 1 кг жидкости при температуре кипения, чтобы полностью превратить ее в пар без изменения температуры.

Опубликовано: 26 мая 2026 г.Обновлено: 26 мая 2026 г.

Школьная программа Формулы по физике за 8 класс Термодинамика Школьные формулы по физике Калькулятор Есть историческая справка

Формула

L=\frac{Q}{m}

Энергетическая схема фазового перехода Кипение без роста температуры

Горизонтальный участок графика t(Q) показывает, что при кипении температура постоянна, а энергия уходит на превращение жидкости в пар.

Удельная теплота парообразования относится только к участку фазового перехода.

Обозначения

$L$: удельная теплота парообразования вещества, Дж/кг
$Q$: количество теплоты, затраченное на парообразование, Дж
$m$: масса жидкости, превратившейся в пар, кг

Условия применения

Жидкость уже находится при температуре кипения, поэтому подведенное тепло не повышает ее температуру.
Рассматривается полное превращение указанной массы жидкости в пар при постоянном давлении.
Масса подставляется в килограммах, если L выражено в джоулях на килограмм.

Ограничения

Формула не включает тепло, необходимое для предварительного нагревания жидкости до температуры кипения.
При испарении с открытой поверхности ниже температуры кипения процесс зависит от влажности, площади поверхности и движения воздуха, поэтому школьная формула дает только энергетическую часть.
Табличное значение L зависит от вещества и давления; при заметном изменении давления температура кипения и теплота парообразования меняются.

Подробное объяснение

Удельная теплота парообразования связывает энергию фазового перехода с массой вещества. Если 1 кг жидкости требует L джоулей для превращения в пар, то m килограммов требуют Q = Lm, а сама величина L находится как Q/m.

Во время кипения температура жидкости остается постоянной, хотя нагреватель продолжает работать. Это не противоречие: энергия расходуется на увеличение расстояний между молекулами и преодоление сил притяжения в жидкости. Поэтому у воды L намного больше, чем энергия нагрева той же массы на несколько градусов.

Формула показывает прямую пропорциональность: вдвое большая масса требует вдвое большего количества теплоты. Но пропорциональность справедлива только для одного и того же вещества и одних условий кипения. Для спирта, эфира или воды значения L различаются, потому что различны межмолекулярные взаимодействия.

В школьных задачах важно отделять этапы теплового процесса. Нагреть жидкость до кипения - это одна формула, превратить кипящую жидкость в пар - другая. Если оба этапа есть в условии, количества теплоты складывают, а не заменяют одно другим.

Перед применением полезно прочитать условие буквально: если сказано «вода при 100 °C испарилась», используется только L; если сказано «воду при 20 °C нагрели и испарили», сначала считают нагрев, затем парообразование.

Как пользоваться формулой

Определите, что жидкость уже находится при температуре кипения.
Переведите массу испаряющейся жидкости в килограммы.
Возьмите количество теплоты, затраченное именно на фазовый переход.
Разделите Q на m и получите L в Дж/кг.
Проверьте, не нужно ли отдельно учитывать нагревание до кипения.

Историческая справка

Количественное изучение скрытой теплоты связано с калориметрией XVIII века. Джозеф Блэк ввел представление о скрытой теплоте, объясняя, почему лед плавится и вода кипит при почти постоянной температуре, хотя тепло продолжает подводиться. В XIX веке энергетическая трактовка тепла стала точнее благодаря работам Джеймса Джоуля и развитию термодинамики. Таблицы удельных теплот парообразования появились как практический инструмент для паровых машин, отопления, холодильной техники и химических производств. В школьном курсе эта формула сохраняет историческую идею Блэка: при фазовом переходе важно считать не изменение температуры, а энергию, необходимую для изменения состояния вещества.

Историческая линия формулы

Формула L = Q/m не является личной формулой одного автора, но исторически опирается на идею скрытой теплоты Джозефа Блэка. Современная запись стала частью термодинамики и калориметрии после утверждения энергетического взгляда на тепло.

Пример

В калориметрическом опыте 0,05 кг воды при 100 °C полностью превратили в пар, затратив 1,15*10^5 Дж теплоты. Найдем удельную теплоту парообразования: L = Q/m = 1,15*10^5 / 0,05 = 2,3*10^6 Дж/кг. Дано именно парообразование при 100 °C, поэтому тепло нагревания воды здесь не добавляется. Проверка единиц: джоули делятся на килограммы, получается Дж/кг. Число большое, и это физически разумно: вода требует много энергии на переход в пар, хотя температура во время кипения не растет. Если бы в условии вода была сначала при 20 °C, пришлось бы отдельно найти Q = cm\Delta t для нагрева до 100 °C, а уже потом прибавить теплоту парообразования.

Частая ошибка

Частая ошибка - подставлять массу в граммах и получать значение в тысячу раз меньше правильного. Вторая ошибка - думать, что во время кипения температура продолжает расти: при нормальном давлении подводимая энергия идет на фазовый переход. Третья ошибка - смешивать L с удельной теплоемкостью c. Теплоемкость описывает нагрев на градус, а удельная теплота парообразования описывает смену агрегатного состояния без изменения температуры.

Практика

Задачи с решением

Нахождение L по опыту

Условие. На испарение 0,02 кг жидкости при температуре кипения затратили 1,8*10^4 Дж. Найдите L.

Решение. L = Q/m = 1,8*10^4 / 0,02 = 9,0*10^5 Дж/кг.

Ответ. 9,0*10^5 Дж/кг

Сравнение с таблицей

Условие. 0,1 кг воды при 100 °C испарили, затратив 2,3*10^5 Дж. Чему равно L воды по опыту?

Решение. L = 2,3*10^5 / 0,1 = 2,3*10^6 Дж/кг.

Ответ. 2,3*10^6 Дж/кг

Калькулятор

Посчитать по формуле

Введите значения и нажмите «Рассчитать».

Дополнительные источники

OpenStax College Physics 2e, раздел Phase Changes
Joseph Black, Lectures on the Elements of Chemistry, издания лекций конца XVIII века

Связанные формулы

Физика

Количество теплоты при парообразовании

$Q=Lm$

Количество теплоты при парообразовании равно произведению удельной теплоты парообразования на массу жидкости и показывает энергию, нужную для превращения ее в пар.

Физика

КПД нагревателя

$\eta=\frac{Q_{\text{полезн}}}{Q_{\text{затрач}}}$

КПД нагревателя показывает, какая часть затраченной энергии действительно пошла на полезное нагревание тела, жидкости или другого объекта.

Физика

Количество теплоты по закону Джоуля — Ленца

$Q=I^2Rt$

Закон Джоуля — Ленца показывает, что количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током, равно I²Rt и растет с квадратом силы тока.