Номер 64, страница 271 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Задачи и упражнения - номер 64, страница 271.

Условие.

64. Пары спирта конденсируются при температуре 78 °С, после чего образовавшийся спирт охлаждается до 18 °С. Какое количество теплоты выделяется при этом, если масса спирта 0,1 кг? Начертите примерный график зависимости температуры вещества от времени для рассматриваемого процесса.

Решение.

Дано:

$t_1 = t_{конд} = 78 \, \text{°C}$

$t_2 = 18 \, \text{°C}$

$m = 0,1 \, \text{кг}$

Удельная теплота парообразования (конденсации) спирта $L = 0,9 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг}$

Удельная теплоемкость спирта $c = 2500 \, \text{Дж/(кг·°C)}$

Все данные представлены в единицах, совместимых с СИ.

Найти:

$Q_{общ} - ?$

График зависимости $T(t)$.

Решение:

Процесс выделения теплоты состоит из двух этапов:

1. Конденсация паров спирта при постоянной температуре $t_1$.

2. Охлаждение образовавшегося жидкого спирта от температуры конденсации $t_1$ до конечной температуры $t_2$.

Общее количество выделившейся теплоты $Q_{общ}$ равно сумме количеств теплоты, выделившихся на каждом этапе: $Q_{общ} = Q_1 + Q_2$.

1. Найдем количество теплоты $Q_1$, которое выделяется при конденсации паров спирта. Оно рассчитывается по формуле:

$Q_1 = L \cdot m$

Подставим значения:

$Q_1 = 0,9 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг} \cdot 0,1 \, \text{кг} = 90000 \, \text{Дж} = 90 \, \text{кДж}$.

2. Найдем количество теплоты $Q_2$, которое выделяется при охлаждении жидкого спирта. Оно рассчитывается по формуле:

$Q_2 = c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

Подставим значения:

$Q_2 = 2500 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 0,1 \, \text{кг} \cdot (78 \, \text{°C} - 18 \, \text{°C}) = 250 \, \text{Дж/°C} \cdot 60 \, \text{°C} = 15000 \, \text{Дж} = 15 \, \text{кДж}$.

3. Теперь найдем общее количество выделившейся теплоты:

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2 = 90000 \, \text{Дж} + 15000 \, \text{Дж} = 105000 \, \text{Дж} = 105 \, \text{кДж}$.

Примерный график зависимости температуры вещества от времени для рассматриваемого процесса:

График состоит из двух участков:

• Первый участок — горизонтальная линия на уровне температуры 78 °C, соответствующая процессу конденсации пара в жидкость. Температура в ходе фазового перехода не меняется.

• Второй участок — наклонная линия, показывающая снижение температуры жидкого спирта от 78 °C до 18 °C. Этот участок соответствует процессу охлаждения.

Ответ: При конденсации паров спирта и его последующем охлаждении выделяется 105 кДж теплоты.