Question

Яку масу льоду, узятого за температури 0°С, можна перетворити на воду, темпера- тура якої 100 °С, за допомогою 200 г водяної пари за температури 100°С? Втрата- ми теплоти знехтуй. срочно!!! дам 50 балов​

Answer 1

Спершу знайдемо кількість теплоти, необхідну для нагрівання льоду від 0°C до 100°C. Для цього використаємо формулу:

Q1 = m * C1 * ΔT1,

де:

- Q1 - кількість теплоти,

- m - маса льоду,

- C1 - специфічна теплоємність льоду (приблизно 2.09 Дж/(г°C)),

- ΔT1 - зміна температури (100°C - 0°C = 100°C).

Тепер знайдемо кількість теплоти, необхідну для плавлення льоду. Для цього використаємо формулу:

Q2 = m * L,

де:

- Q2 - кількість теплоти,

- L - тепло плавлення льоду (приблизно 334 Дж/г).

Зараз нам потрібно знайти кількість теплоти, необхідну для перетворення водяної пари в рідину. Виходячи з рівняння Клапейрона:

Q3 = m * ΔHvap,

де:

- Q3 - кількість теплоти,

- m - маса водяної пари,

- ΔHvap - тепло пароутворення води (приблизно 40.7 кДж/моль).

Зазвичай, масу водяної пари в грамах переводять в масу в мольх, використовуючи молекулярну масу води (приблизно 18 г/моль):

n = m / M,

де:

- n - кількість молей,

- M - молекулярна маса води.

Нарешті, знайдемо кількість теплоти, яку виділять водяна пара, конденсуючись в рідину:

Q4 = n * ΔHvap.

Якщо Q4 менше або дорівнює сумі Q1 і Q2, то це означає, що ви можете перетворити весь лід на воду за допомогою 200 г водяної пари.

Якщо тобі сподобалась моя відповідь, натисни "Спасибо/Дякую", і відміть як найкраща відповідь ❤️

Answer 2

Щоб визначити масу льоду, яку можна перетворити на воду при втраті теплоти, використаємо принцип збереження енергії.

Енергія, потрібна для перетворення льоду на воду при початковій температурі 0 °C, може бути визначена за допомогою формули теплообміну:

\[ Q_1 = m_1 \cdot L_f \]

де: - \( Q_1 \) - теплота, необхідна для перетворення льоду на воду, - \( m_1 \) - маса льоду, - \( L_f \) - теплота плавлення для води, яка дорівнює близько 334 Дж/г.

Теплота, яку виділяє водяна пара при конденсації до води при температурі 100 °C, може бути визначена за допомогою аналогічної формули:

\[ Q_2 = m_2 \cdot L_v \]

де: - \( Q_2 \) - теплота, виділена водяною парою при конденсації, - \( m_2 \) - маса водяної пари, - \( L_v \) - теплота конденсації для води при 100 °C, що дорівнює близько 2260 Дж/г.

Збереження енергії вимагає, щоб теплота, яку отримає вода при конденсації, була рівною теплоті, яку втратить лід при плавленні:

\[ Q_1 = Q_2 \]

\[ m_1 \cdot L_f = m_2 \cdot L_v \]

Тепер, знаючи масу водяної пари \( m_2 = 200 \, \text{г} \) та температури, можна визначити масу льоду:

\[ m_1 = \frac{m_2 \cdot L_v}{L_f} \]

Підставимо відомі значення:

\[ m_1 = \frac{200 \, \text{г} \cdot 2260 \, \text{Дж/г}}{334 \, \text{Дж/г}} \]

\[ m_1 \approx \frac{452000 \, \text{Дж}}{334 \, \text{Дж/г}} \]

\[ m_1 \approx 1353 \, \text{г} \]

Отже, приблизно 1353 г льоду можна перетворити на воду за допомогою 200 г водяної пари при температурі 100 °C при втратіми теплоти.