Номер 148, страница 74 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Московкина, Волков

8 класс. Парообразование, конденсация - номер 148, страница 74.

Условие.

148. На сколько больше требуется энергии для испарения 2,5 кг воды, взятой при температуре кипения, чем для испарения 2,5 кг спирта с начальной температурой 78 °C?

Решение.

Дано:

$m_в = 2,5$ кг (масса воды)

$m_с = 2,5$ кг (масса спирта)

Вода взята при температуре кипения ($T_в = 100$ °C)

Начальная температура спирта $T_с = 78$ °C

Справочные данные:

Удельная теплота парообразования воды $L_в = 2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг

Удельная теплота парообразования спирта $L_с = 0,9 \cdot 10^6$ Дж/кг

Температура кипения спирта $T_{кип, с} = 78$ °C

Найти:

$\Delta Q$ — разницу в энергии, необходимой для испарения воды и спирта.

Решение:

1. Определим количество энергии ($Q_в$), необходимое для испарения 2,5 кг воды. Поскольку вода уже находится при температуре кипения, энергия требуется только для процесса парообразования. Она вычисляется по формуле:

$Q = L \cdot m$

Подставим значения для воды:

$Q_в = L_в \cdot m_в = 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 2,5 \text{ кг} = 5,75 \cdot 10^6 \text{ Дж}$

2. Определим количество энергии ($Q_с$), необходимое для испарения 2,5 кг спирта. Начальная температура спирта 78 °C, что соответствует его температуре кипения. Следовательно, так же, как и для воды, энергия пойдет только на процесс парообразования.

Подставим значения для спирта:

$Q_с = L_с \cdot m_с = 0,9 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 2,5 \text{ кг} = 2,25 \cdot 10^6 \text{ Дж}$

3. Теперь найдем, на сколько больше энергии требуется для испарения воды по сравнению со спиртом, вычислив разность $Q_в$ и $Q_с$:

$\Delta Q = Q_в - Q_с = 5,75 \cdot 10^6 \text{ Дж} - 2,25 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 3,5 \cdot 10^6 \text{ Дж}$

Ответ можно также выразить в мегаджоулях (МДж):

$3,5 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 3,5 \text{ МДж}$

Ответ: для испарения 2,5 кг воды требуется на $3,5 \cdot 10^6$ Дж (или 3,5 МДж) больше энергии, чем для испарения 2,5 кг спирта.