Question

40 БАЛЛОВ! 1) Определи, какое количество энергии нужно для обращения в пар воды массой 133 г, взятого(-ой) при температуре 18 °С. (Удельная теплоёмкость воды с=4200 Дж/кг·°С, температура кипения воды равна 100 ° С, удельная теплота парообразования воды L=2260000 Дж/кг). 2) Какое вещество выделяет большее количество энергии в процессе парообразования при температуре кипения: железо массой 131 г или медь массой 42 г? Во сколько раз? (Удельная теплота парообразования: железо — L1=6300000 Дж/кг, медь — L2=5410000 Дж/кг). Ответ (округли до сотых):_________ выделяет в _________ раз(-а) большее количество энергии. 3) В калориметре находилась вода массой 1 кг при температуре 97,7 ºC. В калориметр впустили водяной пар , температура которого 100 ºC. При какой минимальной массе пара в калориметре может установиться температура 100 ºC. Удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг. a)0.97 г b)9.7 г c)2.3 г d)4.2 г 4) В сосуде, теплоёмкость которого равна 188 Дж/°С, находится 2 л воды и 0,7 кг льда при 0°С. Чтобы получить воду с температурой 15 °С, в сосуд впускают водяной пар при 100 °С. Рассчитай массу пара. (Удельная теплоёмкость воды с=4200Джкг⋅° С, удельная теплота парообразования L =2260000 Дж/кг, удельная теплота плавления льда λ=330000 Дж/кг). Ответ (округли до целого числа): ____ г.

Answer 1

1)Q=cm(t2-t1)a+Lm=4200×0,133×82+2260000×0,133=34638.2Дж
2)Qж=LжMж=6300000×0,131=825300Дж
Qм=Lm=5410000×0,042=227220Жд
Количество энергии для железа требуется больше в 3.63 раза,чем для меди.
3)cm(t2-t1)=Lm;m=cm(t2-t1)/L=4200×(100-97.7)/2300000=0,0042кг=4,2г
4)CвMв(t1-t2)+Lл×Mл+CлвMлв(t2-t1)+CсMс(t2-t1)=LпMп+CпвMпв(t2-t1);
4200×2×15+330000×0,7+4200×0,7×15+188×Mс×15=Mп×2260000+4200×Mвп×85;
Mп=Mвп тк масса пара и масса воды после превращения пара в воду не измениться.
401100+1320×Mс=2260000Mп+357000Mвп;401100+1320Mс=2617000Mп
По сути должна быть дана масса сосуда.Если уж есть C сосуда,значит при нагревании и он получает теплоту.Если вы забыли написать массу сосуда,то подставьте его в предыдущую формулу.А я сделаю без того,что сосуд тоже погдощает теплоту.
401100=2617000×Mп
Mп=0,153Кг=153г.

Answer 2

Давайте по порядку решим каждое из заданий:

1. Для определения количества энергии, необходимого для обращения воды в пар массой 133 г при температуре 18 °C, мы можем использовать формулу:

Q = m * (L + c * ΔT)

Где: Q - количество энергии (джоулей) m - масса воды (кг) L - удельная теплота парообразования (Дж/кг) c - удельная теплоемкость воды (Дж/кг·°С) ΔT - изменение температуры (°С)

Сначала переведем массу воды в килограммы: 133 г = 0.133 кг.

Теперь вычислим изменение температуры: ΔT = 100 °C (температура кипения) - 18 °C = 82 °C.

Теперь можем подставить значения в формулу: Q = 0.133 кг * (2260000 Дж/кг + 4200 Дж/кг·°С * 82 °C)

Q = 0.133 кг * (2260000 Дж/кг + 344400 Дж)

Q = 0.133 кг * 2604400 Дж

Q = 346729.2 Дж

Ответ: Для обращения в пар воды массой 133 г при температуре 18 °C требуется 346729.2 Дж энергии.

2. Для определения, какое вещество (железо или медь) выделяет большее количество энергии в процессе парообразования при температуре кипения, мы используем ту же формулу, но для двух разных веществ:

Для железа: Q1 = m1 * L1

Для меди: Q2 = m2 * L2

Где: Q1 - количество энергии для железа (Дж) Q2 - количество энергии для меди (Дж) m1 - масса железа (кг) m2 - масса меди (кг) L1 - удельная теплота парообразования железа (Дж/кг) L2 - удельная теплота парообразования меди (Дж/кг)

Для железа: m1 = 131 г = 0.131 кг L1 = 6300000 Дж/кг

Q1 = 0.131 кг * 6300000 Дж/кг = 823800 Дж

Для меди: m2 = 42 г = 0.042 кг L2 = 5410000 Дж/кг

Q2 = 0.042 кг * 5410000 Дж/кг = 226620 Дж

Теперь сравним количества энергии:

Q1 > Q2

Ответ: Железо выделяет большее количество энергии в процессе парообразования при температуре кипения, чем медь, в ≈ 3.64 раза больше.

3. Для определения минимальной массы пара в калориметре, при которой установится температура 100 °C, используем ту же формулу:

Q = m * L

Где: Q - количество энергии (Дж) m - масса пара (кг) L - удельная теплота парообразования воды (Дж/кг)

Температура воды в калориметре изменится до 100 °C, и это изменение составляет 100 - 97.7 = 2.3 °C.

Мы знаем, что масса воды в калориметре составляет 1 кг, и теплоемкость воды c = 4200 Дж/кг·°С. Теперь можем вычислить количество энергии, необходимое для нагрева этой воды:

Q1 = 1 кг * 4200 Дж/кг·°С * 2.3 °C = 9660 Дж

Теперь, чтобы достичь температуры 100 °C, нам нужно еще энергии, равной масса пара умноженной на удельную теплоту парообразования:

Q2 = m * 2.3 МДж/кг = 2300000 Дж/кг

Теперь суммируем Q1 и Q2, чтобы получить общее количество энергии:

Q1 + Q2 = 9660 Дж + 2300000 Дж/кг * m

Теперь, чтобы установить температуру 100 °C, суммарная энергия должна быть равной 0, так как система достигнет термодинамического равновесия. Поэтому:

9660 Дж + 2300000 Дж/кг * m = 0

2300000 Дж/кг * m = -9660 Дж

m = -9660 Дж / (2300000 Дж/кг) ≈ -0.0042 кг

Масса пара должна быть положительной, поэтому округлим это значение до 0.0042 кг (или 4.2 г).

Ответ: Для установления температуры 100 °C в калориметре необходимо ввести минимум 4.2 г пара.

4. Чтобы получить воду с температурой 15 °C, нужно учесть, что масса льда уменьшится, и масса воды увеличится. Давайте рассчитаем это.

Сначала определим, сколько тепла нужно, чтобы нагреть 2 л воды (масса m1) с 0 °C до 15 °C:

Q1 = m1 * c * ΔT

Где: m1 - масса воды (кг) c - удельная теплоемкость воды (Дж/кг·°С) ΔT - изменение температуры (°C)

m1 = 2 л = 2 кг c = 4200 Дж/кг·°С ΔT = 15 °C

Q1 = 2 кг * 4200 Дж/кг·°С * 15 °C = 126000 Дж

Теперь учтем тепло, которое необходимо, чтобы плавить лед:

Q2 = m2 * λ

Где: m2 - масса льда (кг) λ - удельная теплота плавления льда (Дж/кг)

m2 = 0.7 кг λ = 330000 Дж/кг

Q2 = 0.7 кг * 330000 Дж/кг = 231000 Дж

Теперь общее количество тепла, необходимое для получения воды с температурой 15 °C, равно сумме Q1 и Q2:

Q_total = Q1 + Q2 = 126000 Дж + 231000 Дж = 357000 Дж

Теперь мы знаем, что эту энергию предоставит водяной пар при 100 °C. Давайте найдем массу пара (m3), используя удельную теплоту парообразования (L):

Q_total = m3 * L

m3 = Q_total / L

L = 2260000 Дж/кг

m3 = 357000 Дж / 2260000 Дж/кг ≈ 0.1583 кг

Ответ (округленный до целого числа): 0.1583 кг пара, что составляет примерно 158 г.

Итак, для получения воды с температурой 15 °C, необходимо ввести примерно 158 г пара.