Сколько теплоты понадобится для перевода воды массой 200 г, взятой при температуре 100 градусов, в пар под нормальным

Мишутка

45

Для решения этой задачи мы должны использовать формулу для расчета теплоты, необходимой для перевода вещества из одной фазы в другую. Формула выглядит следующим образом:

\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T\]

где:
\(Q\) - количество теплоты, выраженное в джоулях (Дж)
\(m\) - масса вещества, выраженная в граммах (г)
\(c\) - удельная теплоемкость вещества, выраженная в Дж/(г °C)
\(\Delta T\) - изменение температуры вещества, выраженное в градусах Цельсия (°C)

Для перевода воды в пар мы должны учесть два этапа: нагревание воды до точки кипения и перевод воды в пар. Для каждого этапа у нас будет своя формула и свои значения.

1. Изменение температуры воды до точки кипения:
Для воды значение удельной теплоемкости \(c\) составляет 4.18 Дж/(г °C).

Вычислим количество теплоты, необходимое для нагревания воды:

\[
Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T_1
\]

где \(m = 200\) г, \(\Delta T_1 = 100 - 0 = 100\) °C (разница между начальной температурой и комнатной температурой)

\[
Q_1 = 200 \cdot 4.18 \cdot 100 = 83600 \, \text{Дж}
\]

2. Перевод воды в пар:
Чтобы перевести воду в пар, нам нужно учесть теплоту парообразования. Для воды эта величина составляет 2260 Дж/г.

Вычислим количество теплоты, необходимое для перевода воды в пар:

\[
Q_2 = m \cdot \text{теплота парообразования}
\]

где \(m = 200\) г

\[
Q_2 = 200 \cdot 2260 = 452000 \, \text{Дж}
\]

Теперь сложим оба значения, чтобы получить общее количество теплоты, необходимое для перевода воды в пар:

\[
Q = Q_1 + Q_2 = 83600 + 452000 = 535600 \, \text{Дж}
\]

Таким образом, для перевода 200 г воды при температуре 100 °C в пар под нормальным атмосферным давлением потребуется 535600 Дж теплоты.

Теперь решим аналогично для спирта и эфира. Удельная теплоемкость спирта составляет 2.5 Дж/(г °C), а удельная теплоемкость эфира составляет 1.72 Дж/(г °C). Теплота парообразования для спирта - 894 Дж/г, а для эфира - 540 Дж/г.

1. Для спирта:

\[
Q_{1, \text{спирт}} = m \cdot c_{\text{спирт}} \cdot \Delta T_{1, \text{спирт}} = 10 \cdot 2.5 \cdot (78 - 0) = 1950 \, \text{Дж}
\]

\[
Q_{2, \text{спирт}} = m \cdot \text{теплота парообразования}_{\text{спирт}} = 10 \cdot 894 = 8940 \, \text{Дж}
\]

\[
Q_{\text{спирт}} = Q_{1, \text{спирт}} + Q_{2, \text{спирт}} = 1950 + 8940 = 10890 \, \text{Дж}
\]

Таким образом, для перевода 10 г спирта при температуре 78 °C в пар под нормальным атмосферным давлением потребуется 10890 Дж теплоты.

2. Для эфира:

\[
Q_{1, \text{эфир}} = m \cdot c_{\text{эфир}} \cdot \Delta T_{1, \text{эфир}} = 200 \cdot 1.72 \cdot (35 - 0) = 12040 \, \text{Дж}
\]

\[
Q_{2, \text{эфир}} = m \cdot \text{теплота парообразования}_{\text{эфир}} = 200 \cdot 540 = 108000 \, \text{Дж}
\]

\[
Q_{\text{эфир}} = Q_{1, \text{эфир}} + Q_{2, \text{эфир}} = 12040 + 108000 = 120040 \, \text{Дж}
\]

Таким образом, для перевода 200 г эфира при температуре 35 °С в пар под нормальным атмосферным давлением потребуется 120040 Дж теплоты.