3. У какого из приведённых в таблице 6 веществ при обращении из жидкого состояния в пар внутренняя энергия увеличивается боль ше? Ответ обоснуйте. 4. Какое количество теплоты…
3. У какого из приведённых в таблице 6 веществ при обращении из жидкого состояния в пар внутренняя энергия увеличивается боль ше? Ответ обоснуйте. 4. Какое количество теплоты требуется для обращения воды массой 150 г в пар при температуре 100 °C? 5. Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы воду массой 5 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и испарить её? 6. Определите количество теплоты, которое выделит вода массой 2 кг при охлаждении от 100 до 0 °С. Какое количество теплоты выделит ся, если вместо воды взять столько же пара при 100 "C?
Увеличение внутренней энергии веществ при обращении из жидкого состояния в пар зависит от их теплоты парообразования. Вещества с высокой теплотой парообразования требуют больше энергии для превращения в пар, поэтому внутреняя энергия будет увеличиваться больше. Для точного ответа нужно сравнить теплоты парообразования для каждого вещества, указанного в таблице.
Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для обращения воды массой 150 г в пар при температуре 100 °C, используем формулу:
\[ Q = m \cdot L \]
где:
- \( Q \) — количество теплоты,
- \( m \) — масса воды (в кг),
- \( L \) — теплота парообразования воды (приблизительно 2260 кДж/кг).
Подставляем значения:
\[ Q = 0.150 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 339 \, \text{кДж} \]
Таким образом, для превращения 150 г воды в пар при 100 °C требуется 339 кДж теплоты.
Чтобы рассчитать количество теплоты для подогревания 5 кг воды при температуре 0 °C до кипения и ее последующего испарения, нужно учесть два этапа:
Нагревание воды до 100 °C: \[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta t \]
где:
- \( m \) — масса воды (5 кг),
- \( c \) — удельная теплоемкость воды (приблизительно 4200 Дж/(кг·°C)),
- \( \Delta t \) — изменение температуры (100 °C - 0 °C = 100 °C).
Подставляем значения:
\[ Q_1 = 5 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 100 \, °C = 2100000 \, \text{Дж} \]
- Испарение воды при 100 °C: \[ Q_2 = m \cdot L \]
где \( L \) — теплота парообразования (2260 кДж/кг).
\[ Q_2 = 5 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 11300 \, \text{кДж} = 11300000 \, \text{Дж} \]
Теперь складываем оба количества теплоты:
\[ Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 = 2100000 \, \text{Дж} + 11300000 \, \text{Дж} = 13400000 \, \text{Дж} \]
Таким образом, нужно затратить 13.4 МДж теплоты, чтобы нагреть 5 кг воды до кипения и испарить её.
- Чтобы определить количество теплоты, выделяющееся при охлаждении воды массой 2 кг от 100 °C до 0 °C, используем формулу:
\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta t \]
где:
- \( m = 2 \, \text{кг} \),
- \( c = 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \),
- \( \Delta t = 100 - 0 = 100 \, °C \).
Подставляем значения:
\[ Q = 2 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 100 \, °C = 840000 \, \text{Дж} \]
Таким образом, вода, охлаждаясь от 100 °C до 0 °C, выделит 840 кДж теплоты.
Теперь, если взять 2 кг пара при 100 °C, то количество теплоты, выделяющееся при конденсации пара в воду (при условии, что он полностью конденсируется в жидкое состояние), можно рассчитать по формуле:
\[ Q = m \cdot L \]
где \( m = 2 \, \text{кг} \) и \( L \) — теплоту конденсации (примерно 2260 кДж/кг в данном случае).
\[ Q = 2 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 4520 \, \text{кДж} \]
Таким образом, если взять столько же пара, выделится 4.52 МДж теплоты.
