Всосуде, теплоёмкость которого равна 203 дж/°с, находится 2 л воды и 1,3 кг льда при 0°с. чтобы получить воду с температурой 7 °с, в сосуд впускают водяной пар при 100 °с. определи массу пара.
(удельная теплоёмкость воды с=4200джкг⋅° с, удельная теплота парообразования l =226 дж/кг, удельная теплота плавления льда λ=33 дж/кг).
ответ (округли до целого числа):
Досліди показують, що чим вища температура рідини, тим менше енергії потрібно витратити на процес пароутворення. Дійсно, чим вища температура рідини, тим більшою є енергія руху молекул. У такому випадку молекулам необхідно надати меншої енергії для того, щоб вони могли залишати рідину. Отже, чим вища температура рідини, тим менше енергії витрачається на її випаровування. При температурі кипіння ця кількість теплоти є найменшою.
Експериментально встановлено, що після початку кипіння рідини її температура перестає змінюватися і залишається сталою протягом усього часу кипіння, незважаючи на те, що теплоту ззовні рідина одержує. На що вона витрачається? Зрозуміло, що перехід рідини в пару супроводжується збільшенням відстаней між молекулами та подоланням міжмолекулярних сил. Саме на це і витрачається теплота, яка підводиться до рідини під час кипіння. Цей процес продовжується доти, доки вся рідина не перетвориться на пару (не википить). З цього випливає, що для перетворення рідини на пару у процесі кипіння необхідно підводити до неї певну кількість теплоти (енергію).
Кількість теплоти, яку необхідно надати речовині масою 1 кг для перетворення їі з рідкого стану у газоподібний при температурі кипіння, називається питомою теплотою пароутворення.
Питому теплоту пароутворення позначають літерою г.
Питома теплота пароутворення залежить від виду речовини та умов, за яких цей процес відбувається.
За всіх інших однакових умов, різним речовинам для пароутворення потрібна
різна кількість теплоти, оскільки різними є міжмолекулярні сили, які необхідно подолати молекулам при виході з поверхні рідини.
Фізичний зміст питомої теплоти пароутворення полягає в тому, що вона показує, на скільки збільшується внутрішня енергія речовини масою 1 кг при перетворенні її з рідкого стану у газоподібний при температурі кипіння.
Кількість теплоти, яку надають рідині під час пароутворення, витрачається не лише на збільшення її внутрішньої енергії, але й на виконання роботи проти сил зовнішнього тиску.
Отже, під час пароутворення за зниженого атмосферного тиску потрібно витратити менше енергії, ніж при високому атмосферному тиску.
У таблиці 5 подано значення питомої теплоти пароутворення деяких речовин при їх температурах кипіння і нормальному атмосферному тиску. Значення питомої теплоти пароутворення є досить значними. Це відіграє виключно важливу роль в природі, оскільки процеси пароутворення відбуваються в природі у величезних масштабах.
► 2. Формула для обчислення питомої теплоти пароутворення. З таблиці 5 видно, що для випаровування 1 кг води (t
IC
= 100 °С) потрібно витратити 2257 кДж енергії. Відповідно, якщо необхідно випарити не 1 кг води, а 10 кг води, то ця величина збільшиться у 10 разів і дорівнюватиме 22570 кДж.
Таким чином, щоб обчислити кількість теплоти, яку необхідно надати ре-• «··· човині масою тдля перетворення п з
рідкого стану у газоподібний при температурі кипіння, треба питому теплоту
Температура кипіння і питома теплота пароутворення
Таблиця 5
Назва
речовини
Ефір
Спирт
Вода
Ртуть