ИЗМЕНЕНИЕ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ 8/2 Какое количсство теплоты потрсбустся для плавления 0,2 кг свинца, имеюшего температуру 327•С? 2. Какос количсство теплоты выделится при…
ИЗМЕНЕНИЕ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ 8/2 Какое количсство теплоты потрсбустся для плавления 0,2 кг свинца, имеюшего температуру 327•С? 2. Какос количсство теплоты выделится при кондснсации водяного пара, взятого при 100 °С, ссли масса пара 2,5 кг? З. Какое количсство теплоты потрсбустся для плавления 14 кг меди, на- чальная температура которой 85 °C? 4. Какос количество теплоты потребустся для обрашения воду льда массой 2кг, ВзЯтоГО при C, при нагревании образовавшейся водЫ 30- C? 5. Какое количество теплоты вылелится при конденсации 20 г паров эфира, взятого при 35 C, сго дальнейшем охлаждении до 10 °C? S б. В алюминиевой кастрюле массой 200 г расплавили 50 г олова. Какое количество теплоты пошло на нагревание кастрюли и плавление олова, ссли начальная температура их была 32°С? 7. На газовую плиту поставили чайник, вмещаюший Зл воды при 20 °С Какое количество природного газа было израсходовано, если после кипя- чения в чайнике оказалось 2,5 л воды? КПД плиты 30 %. В*. Сколько спирта потребуется для превращения 100 г льда, взятого при -10 -С, в стоградусный пар? КПД спиртовки 10 %. Вещество иС», Дж/кг.°С 2100 140 2350 4200 2500 380 250 230 2100 920 ТАБЛИЧНЫЕ ДАННЫЕ Дж/кг 3.4.105 0,25. 10 2. 8 0,6. «t ПЛ», C 327 1085 960 232 658 aL», Дж/кг 4 10s 23 10% 9: 10% «t кип» 35 100 78 q», Дж/кг 2,7.107 4,6. 10 44- 1
Давайте разберем ваши вопросы один за одним:
Плавление свинца: Для определения количества теплоты, необходимого для плавления свинца, используем формулу: \[ Q = m \cdot L_p \] где:
- \( Q \) — количество теплоты,
- \( m \) — масса (0,2 кг),
- \( L_p \) — теплота плавления свинца (приблизительно 25 000 Дж/кг).
Подставим значения: \[ Q = 0,2 \, \text{кг} \cdot 25 \, 000 \, \text{Дж/кг} = 5000 \, \text{Дж} \] Для плавления 0,2 кг свинца потребуется 5000 Дж.
Кондсация водяного пара: Количество теплоты, выделяющегося при конденсации, рассчитывается по формуле: \[ Q = m \cdot L_k \] где:
- \( L_k \) — теплота конденсации воды (приблизительно 2,25·10^6 Дж/кг).
Подставим известные значения: \[ Q = 2,5 \, \text{кг} \cdot 2,25 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг} = 5,625 \cdot 10^6 \, \text{Дж} \] При конденсации 2,5 кг водяного пара выделится 5,625 млн Дж.
Плавление меди: Для плавления меди используем ту же формулу, что и раньше. Теплота плавления меди составляет примерно 200 000 Дж/кг. \[ Q = m \cdot L_p \] Подставим: \[ Q = 14 \, \text{кг} \cdot 200 \, 000 \, \text{Дж/кг} = 2 \, 800 \, 000 \, \text{Дж} \] Для плавления 14 кг меди потребуется 2,8 млн Дж.
Нагревание льда: Для расчета теплоты, необходимой для превращения льда в воду при нагревании:
Найдем количество теплоты для плавления льда (теплота плавления льда - около 334 000 Дж/кг): \[ Q_1 = m \cdot L_p = 2 \, \text{кг} \cdot 334 \, 000 \, \text{Дж/кг} = 668 \, 000 \, \text{Дж} \]
Теперь нужно нагреть воду от 0 °C до 30 °C (теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°C)): \[ Q_2 = m \cdot c \cdot ΔT = 2 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot (30 \, °C - 0 \, °C) \] \[ Q_2 = 2 \cdot 4200 \cdot 30 = 252 \, 000 \, \text{Дж} \]
Общая теплота: \[ Q = Q_1 + Q_2 = 668\,000 + 252\,000 = 920\,000 \, \text{Дж} \]
Конденсация эфира: Теплота выделяется при конденсации: \[ Q = m \cdot L_k \] При этом теплота конденсации эфира составляет около 850 000 Дж/кг. Поэтому: \[ Q = 0,020 \, \text{кг} \cdot 850\, 000 \, \text{Дж/кг} = 17\, 000 \, \text{Дж} \] Затем следует рассчитать охлаждение от 35 °C до 10 °C: \[ Q_{охл} = m \cdot c \cdot ΔT = 0,020 \cdot 2300 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot (35 - 10) \] \[ Q_{охл} = 0,020 \cdot 2300 \cdot 25 = 1150 \, \text{Дж} \]
Общая теплота выделяется: \[ Q_{общ} = 17\, 000 + 1150 = 18\, 150 \, \text{Дж} \]
Нагревание кастрюли и плавление олова: Расчёт пройдет аналогично:
- Теплота для нагревания кастрюли: \[ Q_{ал} = m \cdot c \cdot \Delta T = 0,2 \, \text{кг} \cdot 900 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot (85 - 32) \] \[ Q_{ал} = 0,2 \cdot 900 \cdot 53 = 9540 \, \text{Дж} \]
- Теплота для плавления олова (температура плавления около 230 000 Дж/кг): \[ Q_{ол} = 0,050 \cdot 230\, 000 = 11\,500 \, \text{Дж} \] Общая теплота: \[ Q_{общ} = 9540 + 11\, 500 = 20\, 040 \, \text{Дж} \]
Количество природного газа: Для определения количества газа, необходимого для нагрева 2,5 л воды от 20 °C до 100 °C, сначала определим количество теплоты: \[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T = 2.5 \, \text{кг} \cdot 4200 \cdot (100 - 20) = 840 \, 000 \, \text{Дж} \]
Затем учтем КПД: \[ Q_{газ} = \frac{Q}{\eta} = \frac{840\, 000}{0,3} \approx 2\, 800\, 000 \, \text{Дж} \]
Если 1 м³ газа дает 35 мДж, то переводим: \[ \text{Объем газа} = \frac{2\, 800\, 000}{35 \times 10^6} \approx 0,08 \, \text{м³} \]
Спирт для превращения льда в пар: Процесс включает:
- Плавление льда: \[ Q_1 = m \cdot L_p = 0,1 \cdot 334\, 000 \approx 33\, 400 \, \text{Дж} \]
- Нагрев воды до 100 °C: \[ Q_2 = 0,1 \cdot 4200 (100 - 0) = 42\, 000 \, \text{Дж} \]
- Испарение: \[ Q_3 = 0,1 \cdot 2\, 250\, 000 = 225\, 000 \, \text{Дж} \]
- Общая теплота: \[ Q_{общ} = 33\, 400 + 42\, 000 + 225\, 000 \approx 300\, 400 \, \text{Дж} \]
Учитывая КПД спиртовки: \[ \text{Спирт} = \frac{300\, 400}{0,1 \cdot 2\, 500 \, 000} = 12 \, \text{г} \]
Таким образом, все расчеты выполнены! Если появятся дополнительные вопросы или потребуется более подробная инструкция по какому-либо шагу, не стесняйтесь обращаться - я всегда готов помочь!
