В калориметр, содержащий воду массой 0,25 кг при температуре 25 0С, впускают водяной пар массой 10 г...

Тематика Физика
Уровень 10 - 11 классы
калориметр теплоемкость температура вода водяной пар термодинамика физика теплопередача
0

В калориметр, содержащий воду массой 0,25 кг при температуре 25 0С, впускают водяной пар массой 10 г при 62 температуре 100 0С. Какая температура установится в калориметре, если его теплоемкость 1000 Дж/К?

avatar
задан 4 месяца назад

3 Ответа

0

Для решения задачи нужно учесть тепловой баланс системы. В системе участвуют три компонента: вода в калориметре, водяной пар и сам калориметр.

Этапы решения:

  1. Определите количество теплоты, необходимое для конденсации пара:

    Водяной пар при температуре 100 °C сначала конденсируется в воду при той же температуре. Количество теплоты, выделяемое при конденсации, можно найти с использованием удельной теплоты парообразования L, которая для воды составляет примерно 2260 кДж/кг.

    [ Q{\text{конденсация}} = m{\text{пар}} \cdot L = 0{,}01 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 22{,}6 \, \text{кДж} = 22600 \, \text{Дж} ]

  2. Определите количество теплоты, которое выделяется при охлаждении конденсированной воды до конечной температуры t:

    Удельная теплоемкость воды c=4200Дж/(кг°C).

    [ Q{\text{охлаждение}} = m{\text{вода}} \cdot c \cdot tначальноеt = 0{,}01 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/Extra close brace or missing open brace ]

  3. Определите количество теплоты, необходимое для нагревания воды в калориметре до конечной температуры t:

    [ Q{\text{нагрев воды}} = m{\text{вода}} \cdot c \cdot ttначальное = 0{,}25 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/Extra close brace or missing open brace ]

  4. Определите количество теплоты, необходимое для нагревания калориметра до конечной температуры t:

    [ Q{\text{нагрев калориметра}} = C{\text{калориметр}} \cdot ttначальное = 1000 \, \text{Дж/°C} \cdot t25 ]

  5. Составьте уравнение теплового баланса:

    Количество теплоты, выделяемое паром, должно быть равно количеству теплоты, поглощаемому водой и калориметром:

    [ Q{\text{конденсация}} + Q{\text{охлаждение}} = Q{\text{нагрев воды}} + Q{\text{нагрев калориметра}} ]

    Подставим выражения:

    22600+42000,01(100t)=42000,25(t25)+1000(t25)

    Решим уравнение:

    22600+42(100t)=1050(t25)

    22600+420042t=1050t26250

    2680042t=1050t26250

    26800+26250=1050t+42t

    53050=1092t

    t=53050109248,6°C

Таким образом, конечная температура, устанавливающаяся в калориметре, составляет примерно 48,6 °C.

avatar
ответил 4 месяца назад
0

Для решения данной задачи мы можем воспользоваться законом сохранения энергии. Тепло, выделившееся при конденсации пара, равно теплу, поглощенному калориметром и водой.

Qпар = Qвода + Qкал

Масса воды mвода = 0,25 кг = 250 г

Тепло, выделившееся при конденсации пара: Qпар = mпар * L, где L - теплота парообразования воды, примем ее равной 2260 кДж/кг = 2260 Дж/г

Qпар = 10 г * 2260 Дж/г = 22600 Дж

Тепло, поглощенное водой: Qвода = mвода c Δt, где c - удельная теплоемкость воды, примем ее равной 4186 Дж/кгК, Δt - изменение температуры

Qвода = 250 г 4186 Дж/(кгК) * t250С

Тепло, поглощенное калориметром: Qкал = cкал * Δt, где cкал - теплоемкость калориметра, равная 1000 Дж/К

Qкал = 1000 Дж/К * t250С

Таким образом, уравнение для решения задачи будет выглядеть следующим образом:

22600 Дж = 250 г 4186 Дж/(кгК) t250С + 1000 Дж/К t250С

Решив это уравнение, мы найдем значение температуры t, которая установится в калориметре.

avatar
ответил 4 месяца назад
0

Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии: m1c1T1T = m2c2TT2, где m1, c1, T1 - масса, теплоемкость и температура начального состояния калориметра, m2, c2, T2 - масса, теплоемкость и температура водяного пара, T - температура установившегося состояния.

0.25100025T = 0.012260T100

25 000 - 1000T = 22.6T - 226 000

23.6T = 251 000

T ≈ 10.6 °C

Таким образом, температура установится примерно на уровне 10.6 °C.

avatar
ответил 4 месяца назад

Ваш ответ

Вопросы по теме