Дано:
- Масса ртути \( m = 0,1 \, \text{кг} \)
- Начальная температура ртути \( T_1 = 27 \, \text{°C} \)
- Температура кипения ртути \( T_2 = 357,4 \, \text{°C} \)
- Удельная теплота парообразования ртути \( L = 293 \, \text{кДж/кг} \)
Найти:
Количество теплоты \( Q \), необходимое для превращения ртути в пар.
Решение:
Применение закона сохранения энергии: Чтобы ртуть сначала достигла температуры кипения, нужно нагреть её до \( 357,4 \, \text{°C} \).
Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева ртути. Формула для нагревания: \[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T \] Где:
- \( c \) - удельная теплоемкость ртути (примерно \( 450 \, \text{Дж/(кг·°C)} \))
- \( \Delta T = T_2 - T_1 = 357,4 - 27 = 330,4 \, \text{°C} \)
Подставим значения: \[ Q_1 = 0,1 \, \text{кг} \cdot 450 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 330,4 \, \text{°C} \] \[ Q_1 = 0,1 \cdot 450 \cdot 330,4 = 14883 \, \text{Дж} \] Или: \[ Q_1 \approx 14,883 \, \text{кДж} \]
Рассчитаем количество теплоты, необходимое для превращения ртути в пар. Формула для парообразования: \[ Q_2 = m \cdot L \] Подставим значение \( L \): \[ Q_2 = 0,1 \, \text{кг} \cdot 293 \, \text{кДж/кг} \] \[ Q_2 = 29,3 \, \text{кДж} \]
Найдём общее количество теплоты \( Q \), необходимое для процесса: \[ Q = Q_1 + Q_2 \] \[ Q = 14,883 \, \text{кДж} + 29,3 \, \text{кДж} = 44,183 \, \text{кДж} \]
Ответ:
Общее количество теплоты, необходимое для превращения 0,1 кг ртути в пар при температуре 27 °C, составляет примерно \( 44,18 \, \text{кДж} \).
