5) Скільки калорій потрібно 40 кг льоду при –20 ° C, щоб при нормальному атмосферному тиску перейти до стану:
а) рідина при 40 ° С.
б) парити при 100 ° С.
в) 20 кг. рідини при 100 ° С в рівновазі з її парами.
(Розглянемо Lf = 80 кал/г; Lv = 540 кал/г і c, лід = 0,5 кал/г ° C)
Ця вправа проста. але фундаментальний. Збережемо вправу остаточно. Спочатку я покажу вам криву нагрівання води, яка не залежить від маси води, яку ми нагріваємо (оскільки я не встановив значення теплоти, яку отримує водойма).
Справа в тому, що, досягнувши 0ºC графік вирівнюється, показуючи, що температура перестає зростати. Це не означає, що подача тепла припинилася. полягає в тому, що лід тане. Горизонтальні ділянки графіка (зелений розділ) відображають зміни стану.
Коли вся маса льоду розтанула, лише тоді вода почала підвищувати свою температуру (небесна ділянка). Якщо ви помітите, нахил (нахил) небесного сегмента є набагато меншим, ніж у червоного сегмента. Це описує нам, що рідку воду "важче" нагрівати, ніж тверду воду. Насправді рідка вода є однією з найбільш важких для нагрівання речовин. ви повинні забезпечити його великою кількістю тепла, щоб температура його змінювалася.
Після досягнення 100ºC графік перепрасовується. Це ще одна зміна стану: від рідкого до газового. На самому початку, коли вода досягне 100ºC, він порушує фурункул, і поки вода закипає, вона випаровується. Якщо тепловий потік підтримується постійним, сегмент, який відображає цю зміну стану, такий же довгий, як і я, - порівняно із зеленим. Це ще одна незвичайна особливість води: їй потрібно так багато тепла, щоб випаруватися. Справа в тому, що в цьому причина, чому ми можемо з легкістю приготувати локшину. Моя бабуся, щойно закипіла, знизила нагрівання пальника і, таким чином, ця пряма лінія замість довгої була дуже довгою, потім вона поклала овочі впевнено, що може посвятити себе іншому завданню без небезпеки повного випаровування води та їжа псується.
Решту зробити непросто на кухні, але якби ми могли утримувати пару, щоб нагріти її, графік був би дуже схожий на графік льоду, оскільки для отримання тих самих збільшення температури. (фіолетовий розтяг).
Я збираюся розрахувати ті кількості тепла, необхідні протягом усього процесу для цієї маси 40 кг .
Перша кількість тепла, яке я називатиму Q H, обчислюється так:
Q H = m c H . (Т. FH - Т 0Н )
Q H = 40 кг 0,5 (ккал / кг ° С) (0 ° С + два0 ° C )
Q H = 400 ккал
Кількість тепла, необхідна для розтоплення всього льоду, Q F:
Q F = m L F
Q F = 40 кг 80 (ккал / кг)
Q F = 3200 ккал
Кількість тепла, необхідна для перенесення вже рідкої води 0 до 100 градусів, Q L:
Q L = м c L . (Т. FL - Т 0л )
Q L = 40 кг 1 (ккал / кг ° C) (100 ° C - 0 ° C )
Q L = 4000 ккал
Кількість тепла, необхідна для повного випаровування сорока літрів води, Q V:
Q V = м L V
Q V = 40 кг 540 (ккал / кг)
Q V = 21 600 ккал
Тепло для підвищення температури пари ви знали б, як його розрахувати, але ви повинні мати остаточну температуру.
А тепер перейдемо до вправи. Почнемо з пункту а).
Нести з -два0 ° C до 40 ° C кінець елемента до) Нам доведеться додати тепла, необхідного для нагрівання льоду, тепла, щоб його розтопити, разом із теплом - яке ми ще не розрахували - для перенесення рідкої води з 0 до 40 градусів.
Давайте обчислимо останнє, яке я називатиму Q1.
Q1 = 40 кг 1 (ккал / кг ° C) (40 ° C - 0 ° C ) = 1600 ккал
Отже, тепло, необхідне для досягнення мети предмета до), Qa, буде:
Qa = QH + QF + Q1
Qa = 400 ккал + 3200 ккал + 1600 ккал
Qa = 5200 ккал |
Переходимо до пункту б).
Тепло, щоб їх носити 40 кілограмів льоду до -двадцять початкові градуси на пару (кількість тепла, яке я зателефоную Qb) буде сумою кількості тепла, необхідного для кожної стадії перетворення.
На щастя, ми вже розрахували їх усі раніше:
Qb = QH + QF + QL + QV
Qb = 400 ккал + 3200 ккал + 4000 ккал + 21 600 ккал
Qb = 29 200 ккал |
А тепер ми переходимо до останнього пункту, в).
Знову ж таки, тепло, необхідне для їх перенесення 40 кілограмів льоду до -двадцять градусів, поки наполовину не випарується (кількість тепла, яке я назву Qc) буде сумою кількості тепла, необхідного для кожної стадії перетворення.
Всі вони обчислюються, крім одного, останнього, який ми могли б назвати Q2.
Q 2 = м 2 L V
Q 2 = 20 кг 540 (ккал / кг)
Q 2 =10.800 ккал
Тепер так, кількість тепла Qc буде варте:
Qc = 400 ккал + 3200 ккал + 4000 ккал + 10800 ккал
Qc = 18 400 ккал |
Виклик: Чому так багато видів вибрали піт (вибір - це один із способів сказати) як основний метод охолодження?