Алгебра
Английский
Биология
География
Геометрия
История
Русский
Обществознание
Физика
Химия
Информатика
Литература
МатематикаВопрос:
УПРАЖНЕНИЕ 19 1. Почему внутренняя энергия водяного пара при температуре 100 °С больше, чем внутренняя энергия воды той же массы при той же температуре? 2. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы 2 кг спирта, взятого при температуре 20 °С, обратить в пар при температуре кипе-ния? 3. Назовите процессы, которые надо осуществить, чтобы: а) воду, взя-тую при температуре 20°С, превратить в пар, имеющий температуру 120 °С; б) эфир, взятый при температуре 125 °С, охладить до темпе-ратуры 20 °С. (Атмосферное давление нормальное.) Для каждого случая постройте примерный график зависимости тем-пературы вещества от количества теплоты, полученного от нагрева-теля или отданного окружающим телам.
Ответ:
1. Внутренняя энергия водяного пара больше, чем внутренняя энергия воды при той же температуре, потому что при парообразовании происходит разрыв межмолекулярных связей, и эта энергия идет на увеличение потенциальной энергии молекул.
2. Для решения задачи необходимо знать удельную теплоемкость спирта, удельную теплоту парообразования спирта и температуру кипения спирта. Предположим, что:
* Удельная теплоемкость спирта (\(c\)) = 2400 Дж/(кг·°С)
* Удельная теплота парообразования спирта (\(L\)) = 8.5 × 10^5 Дж/кг
* Температура кипения спирта (\(T_{\text{кип}}\)) = 78 °С
Тогда количество теплоты, необходимое для нагрева спирта от 20 °С до температуры кипения:
$$Q_1 = mc(T_{\text{кип}} - T_{\text{нач}}) = 2 \cdot 2400 \cdot (78 - 20) = 2 \cdot 2400 \cdot 58 = 278400 \text{ Дж}$$
Количество теплоты, необходимое для обращения спирта в пар при температуре кипения:
$$Q_2 = mL = 2 \cdot 8.5 \cdot 10^5 = 1700000 \text{ Дж}$$
Общее количество теплоты:
$$Q = Q_1 + Q_2 = 278400 + 1700000 = 1978400 \text{ Дж} = 1.9784 \text{ МДж}$$
Ответ: 1.9784 МДж.
3. а) Процессы для превращения воды при 20°C в пар при 120°C:
1. Нагрев воды от 20°C до 100°C.
2. Превращение воды в пар при 100°C (кипение).
3. Нагрев пара от 100°C до 120°C.
График:
<canvas id="waterChart" width="400" height="300"></canvas>
<script>
const waterChartCtx = document.getElementById('waterChart').getContext('2d');
const waterChart = new Chart(waterChartCtx, {
type: 'line',
data: {
labels: ['20°C', '100°C (вода)', '100°C (пар)', '120°C'],
datasets: [{
label: 'Температура',
data: [20, 100, 100, 120],
borderColor: 'blue',
borderWidth: 1,
tension: 0.4
}]
},
options: {
scales: {
y: {
beginAtZero: true,
title: {display: true, text: 'Температура (°C)'}
},
x: {
title: {display: true, text: 'Количество теплоты'}
}
}
}
});
</script>
б) Процессы для охлаждения эфира от 125°C до 20°C:
1. Охлаждение эфира от 125°C до температуры кипения (около 34.6°C).
2. Конденсация эфира при температуре кипения.
3. Охлаждение жидкого эфира от температуры кипения до 20°C.
График:
<canvas id="etherChart" width="400" height="300"></canvas>
<script>
const etherChartCtx = document.getElementById('etherChart').getContext('2d');
const etherChart = new Chart(etherChartCtx, {
type: 'line',
data: {
labels: ['125°C', '34.6°C (газ)', '34.6°C (жидкость)', '20°C'],
datasets: [{
label: 'Температура',
data: [125, 34.6, 34.6, 20],
borderColor: 'red',
borderWidth: 1,
tension: 0.4
}]
},
options: {
scales: {
y: {
beginAtZero: true,
title: {display: true, text: 'Температура (°C)'}
},
x: {
title: {display: true, text: 'Количество теплоты'}
}
}
}
});
</script>
Похожие
