Номер 2, страница 225, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Найти изменение энтропии при испарении 5 л воды при температуре 100°C.

(Ответ: 30,3 кДж/К)

2. Дано:

$V = 5$ л (объем воды)

$t = 100$ °C (температура испарения)

$\rho \approx 1000$ кг/м³ (плотность воды)

$L = 2.26 \cdot 10^6$ Дж/кг (удельная теплота парообразования воды при 100°C)

$V = 5 \text{ л} = 5 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$T = t + 273.15 = 100 + 273.15 = 373.15 \text{ К}$

Найти:

$\Delta S$ — изменение энтропии

Решение:

Испарение воды при температуре кипения является изотермическим процессом. Изменение энтропии $\Delta S$ для такого процесса вычисляется по формуле:

$\Delta S = \frac{Q}{T}$

где $\text{Q}$ — количество теплоты, полученное системой (водой), а $\text{T}$ — абсолютная температура, при которой происходит процесс.

Количество теплоты $\text{Q}$, необходимое для испарения жидкости массой $\text{m}$, определяется формулой:

$Q = L \cdot m$

где $\text{L}$ — удельная теплота парообразования.

Массу воды $\text{m}$ найдем, зная ее объем $\text{V}$ и плотность $\rho$:

$m = \rho \cdot V$

Выполним расчеты.

1. Найдем массу воды:

$m = 1000 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3} \cdot 5 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 5$ кг

2. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для испарения этой массы воды:

$Q = 2.26 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 5 \text{ кг} = 11.3 \cdot 10^6$ Дж

3. Рассчитаем изменение энтропии, используя абсолютную температуру $T = 373.15$ К:

$\Delta S = \frac{11.3 \cdot 10^6 \text{ Дж}}{373.15 \text{ К}} \approx 30282.7$ Дж/К

Переведем результат в килоджоули на кельвин (кДж/К), разделив на 1000:

$\Delta S \approx \frac{30282.7}{1000} \frac{\text{кДж}}{\text{К}} \approx 30.283$ кДж/К

Округляя результат до десятых, получаем 30.3 кДж/К, что совпадает с ответом в условии.

Ответ: изменение энтропии при испарении 5 л воды составляет примерно $30.3$ кДж/К.