5. Какое количество теплоты выделится при конденсации и дальнейшем охлаждении до температуры 15 °С эфира массой 10 г? Начертите график зависимости температуры эфира от времени.

Для решения этой задачи необходимо знать:

• Удельную теплоту парообразования эфира (λ) ≈ 350 кДж/кг
• Удельную теплоемкость жидкого эфира (c) ≈ 2.2 кДж/(кг·°C)
• Температуру кипения эфира (Tкип) ≈ 35 °C

Первый этап: конденсация эфира при температуре 35 °C.

Количество теплоты, которое выделяется при конденсации, рассчитывается по формуле:

$$Q_1 = m \cdot λ$$

где:

• $$Q_1$$ – количество теплоты, выделяемое при конденсации (в джоулях),
• m – масса эфира (в килограммах),
• λ – удельная теплота парообразования (в Дж/кг).

Переведем массу эфира из граммов в килограммы:

$$10 \text{ г} = 0.01 \text{ кг}$$

Подставим значения:

$$Q_1 = 0.01 \text{ кг} \cdot 350000 \text{ Дж/кг} = 3500 \text{ Дж}$$

Второй этап: охлаждение жидкого эфира от 35 °C до 15 °C.

Количество теплоты, которое выделяется при охлаждении, рассчитывается по формуле:

$$Q_2 = m \cdot c \cdot (T_{нач} - T_{кон})$$

где:

• $$Q_2$$ – количество теплоты, выделяемое при охлаждении (в джоулях),
• m – масса эфира (в килограммах),
• c – удельная теплоемкость эфира (в Дж/(кг·°C)),
• $$T_{нач}$$ – начальная температура эфира (в °C),
• $$T_{кон}$$ – конечная температура эфира (в °C).

Подставим значения:

$$Q_2 = 0.01 \text{ кг} \cdot 2200 \text{ Дж/(кг \cdot °C)} \cdot (35 \text{ °C} - 15 \text{ °C}) = 0.01 \text{ кг} \cdot 2200 \text{ Дж/(кг \cdot °C)} \cdot 20 \text{ °C}$$

$$Q_2 = 440 \text{ Дж}$$

Общее количество теплоты, которое выделится:

$$Q = Q_1 + Q_2 = 3500 \text{ Дж} + 440 \text{ Дж} = 3940 \text{ Дж}$$

График зависимости температуры эфира от времени:

Температура
^
|
|_______________________  (Температура конденсации эфира = 35°C)
|----------------------\
|                      \
|                       \
|                        \
|                         \
|                          \
|___________________________\> Время
                       (Конечная температура эфира = 15°C)

Первый участок графика соответствует конденсации эфира при постоянной температуре 35°C. Второй участок графика соответствует охлаждению жидкого эфира от 35°C до 15°C.

Ответ: 3940 Дж