Сколько теплоты потребуется, чтобы превратить 10 кг меди из твердого состояния в газообразное полностью? Предположим
Сколько теплоты потребуется, чтобы превратить 10 кг меди из твердого состояния в газообразное полностью? Предположим, что начальная температура меди составляет 20°C. Округлите ответ до целого числа и представьте его в МДж. Не учитывайте потери тепла. Для справки: удельная теплоемкость меди в твердом состоянии составляет 400 Дж/(кг∙°С), удельная теплота плавления равна 213000 Дж/кг, удельная теплоемкость меди в жидком состоянии равна 513,9 Дж/(кг∙°С), удельная теплота парообразования составляет 4800000 Дж/кг. Температура плавления равна 1084,5°C, а точка кипения составляет 2540°C.
Магический_Кристалл 62
Чтобы решить эту задачу, мы должны разбить процесс на несколько шагов и рассчитать количество теплоты, необходимое для каждого из них. Вначале, нам нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания меди от начальной температуры 20°C до температуры плавления 1084,5°C. Затем мы должны учесть теплоту плавления, когда медь превращается из твердого состояния в жидкое. И, наконец, мы должны рассчитать количество теплоты, необходимое для преобразования жидкой меди в газообразное состояние. Давайте посчитаем каждую часть по порядку.1. Нагревание меди от начальной температуры до температуры плавления:
Для этого мы используем формулу:
\(Q = mc\Delta T\),
где \(Q\) - количество теплоты, \(m\) - масса меди, \(c\) - удельная теплоемкость меди в твердом состоянии, и \(\Delta T\) - изменение температуры.
Масса меди \(m = 10\) кг
Удельная теплоемкость меди в твердом состоянии \(c = 400\) Дж/(кг∙°С)
Изменение температуры \(\Delta T = 1084,5 - 20\) °С
Подставим значения в формулу:
\(Q = 10 \times 400 \times (1084,5 - 20)\) Дж
2. Теплота плавления меди:
Теплота плавления можно рассчитать, используя формулу:
\(Q = m \times L\),
где \(L\) - удельная теплота плавления меди.
Масса меди \(m = 10\) кг
Удельная теплота плавления меди \(L = 213000\) Дж/кг
Подставим значения в формулу:
\(Q = 10 \times 213000\) Дж
3. Преобразование жидкой меди в газообразное состояние:
Аналогично, используем формулу:
\(Q = mc\Delta T\),
где \(m\) - масса меди, \(c\) - удельная теплоемкость меди в жидком состоянии, и \(\Delta T\) - изменение температуры.
Масса меди \(m = 10\) кг
Удельная теплоемкость меди в жидком состоянии \(c = 513,9\) Дж/(кг∙°С)
Изменение температуры \(\Delta T = 2540 - 1084,5\) °С
Подставим значения в формулу:
\(Q = 10 \times 513,9 \times (2540 - 1084,5)\) Дж
Теперь мы можем сложить результаты этих трех шагов, чтобы получить общее количество теплоты:
\(Q_{общ} = Q_1 + Q_2 + Q_3\)
Округлим общее количество теплоты до целого числа в МДж:
\(Q_{общ} = \frac{{Q_1 + Q_2 + Q_3}}{{10^6}}\) МДж
Таким образом, чтобы превратить 10 кг меди из твердого состояния в газообразное полностью, необходимо:
\(Q_{общ} = \frac{{Q_1 + Q_2 + Q_3}}{{10^6}}\) МДж