Сколько энергии будет высвобождено при конденсации 500 г паров спирта и их охлаждении до температуры 68 °C? Выберите

Киска

65

Для решения данной задачи мы можем использовать уравнение теплового баланса. В этой задаче нужно учесть две фазы: конденсацию пара спирта и охлаждение полученной жидкости. Для начала найдем количество теплоты, которое высвободится при конденсации пара.

Для конденсации пара необходимо затратить теплоту испарения. Теплота испарения обозначается через \(Q_{\text{исп}}\) и равна 2,5 МДж/кг. Масса паров спирта составляет 500 г или 0,5 кг. Следовательно, количество теплоты, высвобождаемое при конденсации спирта, может быть найдено по формуле:

\[Q_{\text{конд}} = Q_{\text{исп}} \times m\]

где \(Q_{\text{конд}}\) - количество высвобождаемой энергии при конденсации, \(Q_{\text{исп}}\) - теплота испарения, \(m\) - масса паров.

Подставляя известные значения в данное уравнение, получим:

\[Q_{\text{конд}} = 2,5 \, \text{МДж/кг} \times 0,5 \, \text{кг}\]

Рассчитываем:

\[Q_{\text{конд}} = 1,25 \, \text{МДж}\]

Теперь рассмотрим охлаждение полученной жидкости. Для этого мы можем использовать уравнение теплового баланса:

\[Q = mc\Delta T\]

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

Удельная теплоемкость спирта составляет около 2,44 кДж/кг*°С. Масса жидкости равна также 500 г. Мы охлаждаем жидкость до температуры 68 °C, поэтому \(\Delta T = 68 - 100 = -32\) °C.

Подставляя известные значения в данное уравнение, получим:

\[Q_{\text{охл}} = mc\Delta T = 0,5 \, \text{кг} \times 2,44 \, \text{кДж/кг*°С} \times -32 \, \text{°С}\]

Рассчитываем:

\[Q_{\text{охл}} = -15,68 \, \text{кДж}\]

Теперь суммируем количество высвобожденной энергии при конденсации и количество поглощенной энергии при охлаждении для общего значения теплового эффекта:

\[Q_{\text{общ}} = Q_{\text{конд}} + Q_{\text{охл}}\]

\[Q_{\text{общ}} = 1,25 \, \text{МДж} + (-15,68) \, \text{кДж}\]

\[Q_{\text{общ}} = 1,25 \, \text{МДж} - 0.01568 \, \text{МДж}\]

\[Q_{\text{общ}} = 1,23432 \, \text{МДж}\]

Таким образом, количество энергии, высвобожденное при конденсации и охлаждении спирта, составляет 1,23432 МДж.

Из предложенных вариантов ответа выбираем наиближайшую величину и получаем ответ: 1) 457,5 кДж.