Какое количество теплоты выделяется при конденсации и дальнейшем охлаждении до 8 градусовС спирта массой 200г, взятой при температуре 78 градусовС Начертите график зависимости…
Какое количество теплоты выделяется при конденсации и дальнейшем охлаждении до 8 градусовС спирта массой 200г, взятой при температуре 78 градусовС Начертите график зависимости температуры спирта от времени
Дано: масса спирта m = 200 г, спирт берут в состоянии пара при температуре около точки кипения Ethanol t кип = 78°C. Нужно узнать теплоты при конденсации и последующем охлаждении до 8°C, и построить график T(t).
Данные (приближённые):
- Теплота испарения этанола при кипении: ΔHvap ≈ 844 кДж/кг (≈ 844000 Дж/кг).
- Площадь теплоёмкости жидкого этанола: cp(liq) ≈ 2.44 кДж/(кг·K) = 2440 Дж/(кг·K).
- ΔT охлаждения: 78°C → 8°C, т.е. ΔT = 70 K.
Расчёты:
Конденсация (переход пара в жидкость при той же температуре 78°C): Q_cond = m ΔHvap = 0.200 кг × 844 кДж/кг ≈ 168.8 кДж.
Охлаждение жидкого спирта с 78°C до 8°C: Q_cool = m cp ΔT = 0.200 кг × 2.44 кДж/(кг·K) × 70 K ≈ 34.16 кДж.
Всего выделено тепло: Q_total ≈ 168.8 кДж + 34.16 кДж ≈ 203 кДж (≈ 2.03 × 10^5 Дж).
Примечания:
- Значения ΔHvap и cp для этанола зависят от температуры и давления; приняты близкие к табличным на 1 атм.
- Ваша задача может требовать указать, что конденсация идёт при неизменной температуре 78°C (плато температур во время фазового перехода), затем идёт линейное охлаждение жидкого спирта.
График T(t) (описание, как нарисовать):
- Ось T по вертикали (°C), ось t по горизонтали (условные единицы времени).
- Этап 1: конденсация при T = 78°C, график представляет горизонтальную линию от t = 0 до t = t1 (пока не конденсируется весь пар). Это плато при 78°C.
- Этап 2: охлаждение жидкости от 78°C до 8°C при постоянной теплоёмкости. Это линейно убывающая прямая от точки (t1, 78) до точки (t1 + t2, 8).
- Подпишите точки: начало (0, 78), конец конденсации (t1, 78), конец процесса (t1 + t2, 8).
- Время t1 и t2 зависят от скорости теплопередачи (мощности охладителя P): t1 = Q_cond / P, t2 = Q_cool / P. При заданном P можно численно вычислить t1 и t2.
Если хотите, могу привести численные примеры времён для произвольной мощности охладителя, например для P = 1 кВт или P = 0.5 кВт.
