п. 21,22. Задачи (подписать процессы в задачах): 1. Сколько энергии понадобится, чтобы полностью испарить 100 г ртути, взятой при температуре 27 градусов? 2. Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 2 кг, взятого при температуре (минус)-10 градусов, получить пар при температуре 100 градусов?.

Решение:

1. Для решения первой задачи необходимо знать:
   
   
   
   
   • удельную теплоемкость ртути (c = 0,14 кДж/(кг·°C));
   
   
   • температуру кипения ртути (Tкип = 356,7 °C);
   
   
   • удельную теплоту парообразования ртути (L = 295 кДж/кг).
   
   
   
   

   Сначала необходимо нагреть ртуть от 27°C до температуры кипения, а затем испарить ее.

   
   

   Энергия на нагрев:

   
   

   $$Q_1 = mc(T_{кип} - T_{нач})$$

   
   

   $$Q_1 = 0.1 \cdot 0.14 \cdot (356.7 - 27) = 4.6138 \text{ кДж}$$.

   
   

   Энергия на испарение:

   
   

   $$Q_2 = Lm$$

   
   

   $$Q_2 = 295 \cdot 0.1 = 29.5 \text{ кДж}$$.

   
   

   Итоговая энергия:

   
   

   $$Q = Q_1 + Q_2$$

   
   

   $$Q = 4.6138 + 29.5 = 34.1138 \text{ кДж}$$.

   
   


2. Для решения второй задачи необходимо знать:
   
   
   
   
   • удельную теплоемкость льда (cл = 2,1 кДж/(кг·°C));
   
   
   • удельную теплоту плавления льда (λ = 330 кДж/кг);
   
   
   • удельную теплоемкость воды (cв = 4,2 кДж/(кг·°C));
   
   
   • удельную теплоту парообразования воды (L = 2260 кДж/кг).
   
   
   
   

   Сначала необходимо нагреть лед от -10°C до 0°C, затем расплавить лед, нагреть полученную воду от 0°C до 100°C, а затем испарить воду.

   
   

   Энергия на нагрев льда:

   
   

   $$Q_1 = mc_\text{л}(T_\text{пл} - T_\text{нач})$$

   
   

   $$Q_1 = 2 \cdot 2.1 \cdot (0 - (-10)) = 42 \text{ кДж}$$.

   
   

   Энергия на плавление льда:

   
   

   $$Q_2 = \lambda m$$

   
   

   $$Q_2 = 330 \cdot 2 = 660 \text{ кДж}$$.

   
   

   Энергия на нагрев воды:

   
   

   $$Q_3 = mc_\text{в}(T_\text{кип} - T_\text{пл})$$

   
   

   $$Q_3 = 2 \cdot 4.2 \cdot (100 - 0) = 840 \text{ кДж}$$.

   
   

   Энергия на испарение воды:

   
   

   $$Q_4 = Lm$$

   
   

   $$Q_4 = 2260 \cdot 2 = 4520 \text{ кДж}$$.

   
   

   Итоговая энергия:

   
   

   $$Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4$$

   
   

   $$Q = 42 + 660 + 840 + 4520 = 6062 \text{ кДж}$$.

   
   

Ответ: 1. 34,1138 кДж; 2. 6062 кДж.