Сколько теплоты необходимо, чтобы нагреть и испарить спирт массой 100 г, начиная с его исходной температуры 20

Ignat

30

Для решения данной задачи нам понадобится знание некоторых физических величин и законов. Давайте приступим к решению.

Первым шагом необходимо найти количество теплоты, необходимое для нагрева спирта от его исходной температуры до температуры кипения. Для этого воспользуемся формулой:

\[Q_1 = mc\Delta T\]

где \(Q_1\) - количество теплоты, \(m\) - масса спирта, \(c\) - удельная теплоемкость спирта, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость спирта \(c\) равна примерно 2.4 Дж/(г°C). Масса спирта \(m\) равна 100 г. Изначальная температура равна 20°C, а температура кипения спирта составляет 78°C. Тогда:

\[\Delta T = T_{\text{кипения}} - T_{\text{исходная}} = 78 - 20 = 58°C\]

Подставляя все значения в формулу, получаем:

\[Q_1 = 100 \cdot 2.4 \cdot 58\]

\[Q_1 \approx 13920 \, \text{Дж}\]

Таким образом, чтобы нагреть спирт массой 100 г от 20°C до температуры кипения, потребуется приблизительно 13920 Дж теплоты.

Теперь необходимо найти количество теплоты, необходимое для испарения спирта при температуре кипения. Для этого воспользуемся формулой:

\[Q_2 = mL\]

где \(Q_2\) - количество теплоты, \(m\) - масса спирта, \(L\) - удельная теплота испарения спирта.

Удельная теплота испарения спирта \(L\) равна около 850 Дж/г. Подставляя значения в формулу, мы получаем:

\[Q_2 = 100 \cdot 850\]

\[Q_2 = 85000 \, \text{Дж}\]

Таким образом, количество теплоты, необходимое для испарения спирта массой 100 г при температуре кипения, составляет 85000 Дж.

Итак, чтобы нагреть и испарить спирт массой 100 г от его исходной температуры 20°C до температуры кипения, нам понадобится общее количество теплоты, равное сумме обоих величин:

\[Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 = 13920 + 85000\]

\[Q_{\text{общ}} = 98920 \, \text{Дж}\]

Таким образом, необходимо около 98920 Дж теплоты, чтобы нагреть и испарить спирт массой 100 г от его исходной температуры 20°C до температуры кипения.