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:

\[Q = mc\Delta T\]

где \(Q\) - это количество теплоты, \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость, \(\Delta T\) - изменение температуры.

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

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:

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

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.