Question

ЭТО СРОЧНО!!! Пожалуйста!!! 15 баллов 10 кг льда при температуре -40 °С использовали как емкость для воды массой 300г, взятой при 90 °С. Какая будет конечная температура смеси? Сколько нужно сжечь сухого спирта что бы испарить 1 литр жидкого спирта, взятый при температуре 20°С?

Answer 1

Ответ:

Т=-28,83°С

Объяснение:

при охлаждении воды до 0°С льду будет отдано

Q1=4200Джкг⋅°С*0.3 кг*90 °С=113 400 Дж тепла

при замерзании воды в лед льду будет отдано

Q2=0.3кг*340000 Джкг (удельная теплота плавления льда) =102 000Дж

это все повысило температуру 10 кг льда (2100Джкг⋅°С-удельная теплоёмкость льда) на:

Q1+Q2/(10кг*2100Джкг⋅°С)=10,3°С , то есть теперь его температура -29.7°С

теперь у нас только лед и масса его 10.3 кг, но разной температуры

так что дальше считаем процесс установления термодинамического равновесия (весь лед одной температуры T)

0.3кг льда отдаст тепла 0.3кг*2100Джкг⋅°С*T и остынет до Т

а 10 кг примет столько же тепла и нагреется до Т

10кг*(-29.7°С-Т)*2100Джкг⋅°С=0.3кг*2100Джкг⋅°С*T

10*(-29.7)=10.3Т

Т=-28,83°С

Answer 2

Для решения каждой из этих задач, нам понадобятся соответствующие физические законы и формулы. Давайте рассмотрим каждую задачу по отдельности:

1. Конечная температура смеси льда и воды:

Для рассчета конечной температуры смеси, воспользуемся законом сохранения теплоты, известным как "Закон о тепловом равновесии". Этот закон гласит, что количество теплоты, потерянное или полученное телом, равно изменению его внутренней энергии.

Формула для рассчета количества теплоты: Q = m * c * ΔT

где: Q - количество теплоты (в джоулях) m - масса вещества (в килограммах) c - удельная теплоемкость вещества (в джоулях на градус Цельсия на 1 кг) ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия)

Для льда используем удельную теплоемкость льда (c_льда) ≈ 2.09 Дж/(г °C), а для воды (c_воды) ≈ 4.18 Дж/(г °C).

Итак, сначала рассчитаем, сколько теплоты передал лед при охлаждении с -40 °C до конечной температуры T: Q_льда = 10 кг * 2.09 Дж/(г °C) * (T - (-40 °C))

Затем рассчитаем, сколько теплоты поглотила вода при охлаждении с 90 °C до конечной температуры T: Q_воды = 0.3 кг * 4.18 Дж/(г °C) * (T - 90 °C)

Поскольку тепло не создается и не исчезает, то количество теплоты, которое потерял лед, должно равняться количеству теплоты, которое получила вода: Q_льда = Q_воды

Теперь, найдем T:

10 кг * 2.09 Дж/(г °C) * (T - (-40 °C)) = 0.3 кг * 4.18 Дж/(г °C) * (T - 90 °C)

Решим уравнение:

20.9 кг * (T + 40 °C) = 1.254 кг * (T - 90 °C)

20.9T + 20.9 * 40 °C = 1.254T - 1.254 * 90 °C

20.9T - 1.254T = - 1.254 * 90 °C - 20.9 * 40 °C

19.646T = - 113.16 °C

T = - 113.16 °C / 19.646 ≈ -5.76 °C

Таким образом, конечная температура смеси будет около -5.76 °C.

2. Сжигание сухого спирта:

Для расчета, сколько нужно сжечь сухого спирта, чтобы испарить 1 литр жидкого спирта, нам понадобится удельная теплота парообразования жидкого спирта и его молярная масса.

Удельная теплота парообразования спирта (L_спирта) составляет примерно 850 кДж/кг.

Молярная масса этанола (спирта) - около 46 г/моль.

Количество теплоты (Q) для испарения 1 литра (1 дм³) жидкого спирта можно рассчитать так:

Q = m_спирта * L_спирта

где: m_спирта - масса жидкого спирта (в кг), переведенная из объема (литры) по его плотности. L_спирта - удельная теплота парообразования спирта (в кДж/кг).

Масса жидкого спирта:

Масса = объем * плотность Масса = 1 л * плотность_спирта

Объем 1 литра жидкого спирта составляет 1 дм³.

Плотность спирта составляет около 0.79 г/см³ (или 0.79 кг/дм³).

Масса = 1 кг/дм³ * 0.79 кг/дм³ = 0.79 кг

Теперь рассчитаем количество теплоты:

Q = 0.79 кг * 850 кДж/кг

Q = 671 кДж

Таким образом, для испарения 1 литра жидкого спирта при температуре 20 °C, нужно сжечь примерно 671 кДж сухого спирта.