Ответы
Дано:
m = 175 г = 0,175 кг
m' = 15 г = 0,015 кг
Т = 22 °С
Тп = 232 °С
с = 250 Дж/(кг*°С)
λ = 0,59*10⁵ Дж/кг
q = 47*10⁶ Дж/кг
ΔΕ - ?
Решение:
Для того, чтобы нагреть и расплавить олово в идеальных условиях, требуется меньше тепловых затрат, чем в реальных условиях. В реальных условиях всегда происходят тепловые потери, которые нам и нужно найти. Они будут равны разности затраченного тепла в реальных условиях и затраченного тепла в идеальных условиях:
ΔΕ = Е2 - Е1 = Qреальное - Qидеальное (Qp - Qи)
Qи = Qн + Qп
Qн = cmΔΤ = cm(Tп - Т)
Qп = λm
Qи = cm(Tп - Т) + λm = m(c(Tп - Т) + λ)
Количество теплоты затраченное фактически (Qр) равно теплоте сгорания бензина:
Qp = qm'
Подставляем всё в первую формулу:
ΔΕ = Qp - Qи = qm' - m(c(Tп - Т) + λ) = 47*10⁶*0,015 - 0,175*(250*(232 - 22) + 0,59*10⁵) = 685487,5 Дж = 685 Дж
Ответ: 685 Дж.
Дано:
С = 183 Дж/°С
V = 2 л = 0,002 м³
m = 1,3 кг
Т = 0 °С
Т' = 11 °С
Тк = 100 °С
с = 4200 Дж/(кг*°С)
L = 2260000 Дж/кг
λ = 330000 Дж/кг
ρ = 1000 кг/м³
m'' - ?
Решение:
Должна получится вода с температурой 11 °С, значит пар должен отдать тепло, которое пойдёт на нагрев воды, плавление льда и нагрев расплавленного льда, а также - нагрев сосуда:
Qпара = Qн + Qп + Qн_льда + Qсосуда
Qн = cmΔΤ = cm(T' - T)
Массу воды объёмом 2 л выразим через плотность и объём:
m = ρV => Qн = сρV(T' - T)
Qп = λm
Qн_льда = cmΔΤ = cm(T' - T) - масса расплавленного льда (воды) равна массе льда, то есть масса не изменилась.
Qсосуда = СΔΤ = С(T' - T) - сосуд был той же температуры, что и лёд с водой в начале, и станет той же температуры, что вода в конце теплообмена.
Пар при отдаче тепла конденсируется, а потом остывает до 11 °С, значит:
Qпара = Qк + Qо = Lm'' + cm''|ΔΤ| = cm''|Т' - Тк| = Lm'' + cm''(Tк - Т') = m''(L + c(Tк - Т))
Приравниваем выражения и выражаем массу пара:
Qпара = Qн + Qп + Qн_льда + Qсосуда
m''(L + c(Tк - Т)) = сρV(T' - T) + λm + cm(T' - T) +C(T' - T) = (T' - T)*(cρV + cm + C) + λm
m'' = ((T' - T)*(cρV + cm + C) + λm) : (L + c(Tк - Т)) = ((11 - 0)*(4200*1000*0,002 + 4200*1,3 + 183) + 330000*1,3) : (2260000 + 4200*(100 - 11)) = 0,2215... кг = 222 г
Ответ: 222 г.