Какое количество энергии необходимо для превращения в пар спирта массой 0,5 кг, взятого при температуре...

Для решения этой задачи необходимо проделать два этапа: сначала нагреть спирт от начальной температуры до температуры кипения, а затем преобразовать его в пар.

1. Нагревание спирта до температуры кипения

Формула для расчета количества теплоты, необходимого для нагрева вещества, определяется следующим образом:

[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T ]

где:

• ( Q_1 ) — количество теплоты, необходимое для нагрева (в Джоулях),
• ( m ) — масса вещества (в кг),
• ( c ) — удельная теплоемкость вещества (в Дж/(кг·ºC)),
• ( \Delta T ) — изменение температуры (в ºC).

В нашем случае:

• ( m = 0{,}5 \, \text{кг} ),
• ( c = 2500 \, \text{Дж/(кг·ºC)} ),
• ( \Delta T = 78 \, \text{ºC} - 10 \, \text{ºC} = 68 \, \text{ºC} ).

Подставим эти значения в формулу:

[ Q_1 = 0{,}5 \cdot 2500 \cdot 68 = 85000 \, \text{Дж} ]

2. Превращение спирта в пар

Для расчета количества энергии, необходимого для превращения жидкости в пар при постоянной температуре, используется формула:

[ Q_2 = m \cdot L ]

где:

• ( Q_2 ) — количество теплоты, необходимое для фазового перехода (в Джоулях),
• ( L ) — удельная теплота парообразования (в Дж/кг).

В нашем случае:

• ( m = 0{,}5 \, \text{кг} ),
• ( L = 0{,}9 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} ).

Подставим значения:

[ Q_2 = 0{,}5 \cdot 0{,}9 \times 10^6 = 450000 \, \text{Дж} ]

Итоговое количество энергии

Суммируем количество энергии, необходимое для нагрева и парообразования:

[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 = 85000 + 450000 = 535000 \, \text{Дж} ]

Таким образом, для превращения спирта массой 0,5 кг в пар потребуется 535000 Дж энергии.

Для решения данной задачи нам необходимо учесть два процесса: нагревание спирта от начальной температуры до температуры кипения и испарение спирта при температуре кипения.

1. Нагревание спирта: Q1 = m c ΔT = 0,5 кг 2500 Дж/(кг·ºC) (78ºC - 10ºC) = 55 000 Дж

2. Испарение спирта: Q2 = m L = 0,5 кг 0,9 * 10^5 Дж/кг = 45 000 Дж

Таким образом, общее количество энергии, необходимое для превращения в пар спирта массой 0,5 кг при температуре 10ºC, составляет 100 000 Дж.