Яка буде величина виділення теплоти під час конденсації 250 г пару води, який має температуру 100 градусів

Pushok

14

Перш ніж розрахувати кількість виділеної або поглинутої теплоти, варто визначитись з процесом, який відбувається.

У першій задачі ми маємо конденсацію пару води. Під час конденсації водяна пара переходить у воду і при цьому виділяє одиницю теплоти, яку називають латентною теплотою конденсації (або пароплавильною теплотою). Ця теплота не залежить від зміни температури, а залежить від кількості речовини, яка конденсується.

У другій задачі ми спочатку повинні використати теплоту, щоб перетворити водяну пару в льод. Для цього також треба враховувати латентну теплоту замерзання (або латентну теплоту плавлення), яка є характеристикою фазового переходу з рідини в твердий стан (або навпаки). Потім необхідно врахувати також теплоту, яку віддає вода при охолодженні до даної температури.

Зараз розрахуємо кожну задачу окремо:

1. Конденсація 250 г пару води від 100 градусів до 20 градусів:
Крок 1: Визначаємо латентну теплоту конденсації для води. За даними таблиць, значення латентної теплоти конденсації (L) для води становить 2260 кДж/кг.
Крок 2: Визначаємо зміну температури (Δt) як різницю між початковою та кінцевою температурами: Δt = 100 градусів - 20 градусів = 80 градусів.
Крок 3: Визначаємо кількість виділеної теплоти (Q) під час конденсації водяної пари: Q = m * L, де m - маса речовини, L - латентна теплота конденсації.
Підставляючи відповідні значення, маємо: Q = 0,25 кг * 2260 кДж/кг = 565 кДж.

2. Перетворення 50 г пару води при 100 градусів на 59 г льоду при 0 градусів:
Крок 1: Визначаємо латентну теплоту конденсації для води і латентну теплоту замерзання для льоду. За даними таблиць, латентна теплота конденсації (L1) для води становить 2260 кДж/кг, а латентна теплота замерзання (L2) для води становить 334 кДж/кг.
Крок 2: Визначаємо зміну маси (Δm) як різницю між початковою та кінцевою масами: Δm = 59 г - 50 г = 9 г.
Крок 3: Визначаємо кількість теплоти (Q1), яка потрібна, щоб перетворити воду в пару: Q1 = m * L1.
Підставляючи відповідні значення, маємо: Q1 = 0,05 кг * 2260 кДж/кг = 113 кДж.
Крок 4: Визначаємо кількість теплоти (Q2), яка потрібна, щоб вода охололася до 0 градусів: Q2 = m * c * Δt, де c - теплоємність речовини, Δt - зміна температури.
За даними таблиць, теплоємність води (c) становить 4,18 кДж/кг·°C.
Підставляючи відповідні значення, маємо: Q2 = 0,05 кг * 4,18 кДж/кг·°C * (100 градусів - 0 градусів) = 20,9 кДж.
Крок 5: Визначаємо кількість теплоти (Q3), яка потрібна, щоб вода перетворилася у лід: Q3 = m * L2.
Підставляючи відповідні значення, маємо: Q3 = 0,01 кг * 334 кДж/кг = 3,34 кДж.
Крок 6: Знаходимо загальну кількість теплоти (Q), яка потрібна для процесу: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 113 кДж + 20,9 кДж + 3,34 кДж = 137,24 кДж.

Отже, відповідь на першу задачу: Величина виділення теплоти під час конденсації 250 г пару води з температурою 100 градусів до 20 градусів становить 565 кДж.

Відповідь на другу задачу: Кількість теплоти, яка потрібна, щоб перетворити 50 г пару води при температурі 100 градусів і перетворити її на 59 г льоду при 0 градусів, становить 137,24 кДж.