Какое количество теплоты потребуется для превращения в пар 100мл эфира с исходной температурой 15 градусов

Магия_Звезд_2935

25

Для решения этой задачи, нам потребуется использовать уравнение теплового баланса, которое показывает связь между количеством теплоты $Q$, массой вещества $m$, его температурой $T$ и удельной теплоемкостью $c$.

Удельная теплоемкость ($c$) - это количество теплоты, которое необходимо передать единичной массе вещества, чтобы его температура увеличилась на 1 градус Цельсия.

Для эфира у нас есть значение удельной теплоемкости $c=2,2$ кДж/(кг*град).

Мы также должны учесть, что эфир испаряется при нагреве до кипения. Чтобы вычислить количество теплоты, необходимое для испарения, используется формула Латента:

$$Q=m\cdot L$$

где $L$ - это удельная теплота парообразования, в данном случае для эфира $L=0,85$ кДж/г.

Шаг 1: Определение массы эфира
Мы знаем, что объем эфира равен 100 мл. Однако, мы должны выразить его в граммах, поскольку у нас есть только значения удельной теплоемкости и удельной теплоты парообразования в граммах. Для этого нам нужно знать плотность эфира и использовать следующее соотношение:

$$1\text{мл}=1\text{г}$$.

Следовательно, масса эфира составляет 100 г.

Шаг 2: Определение количества теплоты для нагрева эфира
У нас есть начальная и конечная температура, а также масса эфира. Для подсчета количества теплоты необходимо применить формулу:

$$Q=mc\mathrm{\Delta }T$$

где $Q$ - это количество теплоты, $m$ - масса вещества, $c$ - удельная теплоемкость, $\mathrm{\Delta }T$ - изменение температуры.

Для нашей задачи, начальная температура ($T_1$) равна 15 градусов С, конечная температура ($T_2$) - температура кипения эфира, и $\mathrm{\Delta }T=T_2-T_1$.

Шаг 3: Расчёт количества теплоты для испарения
Для испарения, нам нужно применить формулу:

$$Q=mL$$

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

Допустим, что эфир полностью испаряется, то есть количество теплоты для нагрева будет также равно количеству теплоты для испарения. Поэтому, общее количество теплоты ($Q_{\text{total}}$) будет равно сумме количества теплоты для нагрева и испарения.

$$Q_{\text{total}}=Q_{\text{нагрев}}+Q_{\text{испарение}}$$

Шаг 4: Вычисление общего количества теплоты
Теперь можем приступить к расчетам.

Шаг 4.1: Количество теплоты для нагрева ($Q_{\text{нагрев}}$):
Мы знаем массу эфира ($m=100$ г), начальную температуру ($T_1=15$ градусов С), конечную температуру ($T_2=100$ градусов С) и удельную теплоемкость ($c=2,2$ кДж/(кг*град)).

Подставим значения в формулу:

$$Q_{\text{нагрев}}=mc\mathrm{\Delta }T=100\times 2,2\times (100-15)=100\times 2,2\times 85$$

Шаг 4.2: Количество теплоты для испарения ($Q_{\text{испарение}}$):
Мы знаем массу эфира ($m=100$ г) и удельную теплоту парообразования ($L=0,85$ кДж/г).

Подставим значения в формулу:

$$Q_{\text{испарение}}=mL=100\times 0,85$$

Шаг 4.3: Общее количество теплоты ($Q_{\text{total}}$):
$Q_{\text{total}}=Q_{\text{нагрев}}+Q_{\text{испарение}}$

Подставим значения, чтобы найти общее количество теплоты:

$Q_{\text{total}}=100\times 2,2\times 85+100\times 0,85$

Теперь можем вычислить это значение:

$Q_{\text{total}}=31,74$ кДж

Итак, общее количество теплоты, необходимое для превращения в пар 100 мл эфира с исходной температурой 15 градусов С до конечной, составляет 31,74 кДж.