Question

Определите какое количество теплоты выделится при охлаждении 0,2 кг паров спирта, взятых при температуре 100 градусов Цельсия до температуры 50 градусов Цельсия ( температура конденсации спирта 79 градусов )

Answer 1

Q = Q1 + Q2.

Q1 (конденсация спирта) = L * m, где L — удельная теплота парообразования спирта (L = 0,9 * 106 Дж/кг), m — масса охлаждаемого спирта (m = 2 г или 0,002 кг).

Q2 (охлаждение спирта) = С * m * (t2 - t1), где С — удельная теплоемкость спирта (С = 2500 Дж/(К*кг)), t2 — температура кипения спирта (t2 = 78 °С), t1 — температура, до которой остывает спирт (t1 = 18 ºС).

Выполним расчет:

Q = L * m + С * m * (t2 - t1) = 0,9 * 106 * 0,002 + 2500 * 0,002 * (78 - 18) = 2100 Дж или 2,1 кДж.

Answer 2

Для вычисления количества теплоты, которое выделится при охлаждении 0,2 кг паров спирта, нужно учесть, что в процессе охлаждения пары спирта конденсируются в жидкость и при этом выделяется теплота. Количество теплоты, выделенное при конденсации, можно вычислить с использованием удельной теплоты конденсации:

Q = m*L,

где Q - количество теплоты, м - масса спирта, L - удельная теплота конденсации.

Удельная теплота конденсации спирта при давлении 1 атмосфера равна 846,4 кДж/кг. Таким образом, количество теплоты, выделенное при конденсации 0,2 кг паров спирта, будет:

Q = 0,2 кг * 846,4 кДж/кг = 169,28 кДж

Теперь нужно вычислить количество теплоты, которое выделится при охлаждении жидкости спирта от 100 градусов до 50 градусов. Для этого воспользуемся удельной теплоемкостью спирта:

C = 2,44 кДж/(кг * град)

Количество теплоты, выделяемое при охлаждении жидкости, можно вычислить с помощью формулы:

Q = m * C * (T1 - T2),

где T1 и T2 - начальная и конечная температуры, соответственно.

Таким образом, количество теплоты, выделенное при охлаждении 0,2 кг спирта от 100 градусов до 50 градусов, будет:

Q = 0,2 кг * 2,44 кДж/(кг * град) * (100 град - 50 град) = 24,4 кДж

Общее количество теплоты, выделенное при охлаждении 0,2 кг паров спирта, будет равно сумме количества теплоты, выделенного при конденсации, и количества теплоты, выделенного при охлаждении жидкости:

Q_total = Q_condensation + Q_cooling = 169,28 кДж + 24,4 кДж = 193,68 кДж

Таким образом, при охлаждении 0,2 кг паров спирта, взятых при температуре 100 градусов Цельсия до температуры 50 градусов Цельсия, выделится 193,68 кДж тепл