Номер 3, страница 98 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Контрольные работы. КР-2. Изменение агрегатных состояний вещества. Вариант 1 - номер 3, страница 98.

Условие.

3. Какое количество теплоты выделяется при конденсации и дальнейшем охлаждении до 18 °C спирта массой 2 г?

Решение.

Дано:

$m = 2 \, \text{г}$

$t_{кон} = 18 \, \text{°C}$

Для решения задачи необходимы справочные данные для спирта (этилового):

Удельная теплота парообразования (конденсации) спирта: $L = 0.9 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг}$

Температура кипения (конденсации) спирта: $t_{кип} = 78 \, \text{°C}$

Удельная теплоемкость спирта: $c = 2500 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}}$

Перевод в систему СИ:

$m = 2 \, \text{г} = 0.002 \, \text{кг}$

Найти:

$\text{Q}$ - общее количество выделившейся теплоты.

Решение:

Процесс выделения теплоты состоит из двух этапов:
1. Конденсация паров спирта в жидкость при температуре кипения.
2. Охлаждение жидкого спирта от температуры кипения до конечной температуры.

Общее количество выделившейся теплоты $\text{Q}$ равно сумме теплоты, выделившейся на каждом этапе: $Q = Q_1 + Q_2$.

1. Рассчитаем количество теплоты $Q_1$, которое выделяется при конденсации спирта. Для этого используем формулу:

$Q_1 = L \cdot m$

Подставим известные значения:

$Q_1 = 0.9 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг} \cdot 0.002 \, \text{кг} = 1800 \, \text{Дж}$

2. Рассчитаем количество теплоты $Q_2$, которое выделяется при охлаждении жидкого спирта. Для этого используем формулу:

$Q_2 = c \cdot m \cdot (t_{кип} - t_{кон})$

Подставим известные значения:

$Q_2 = 2500 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}} \cdot 0.002 \, \text{кг} \cdot (78 \, \text{°C} - 18 \, \text{°C})$

$Q_2 = 2500 \cdot 0.002 \cdot 60 \, \text{Дж} = 5 \cdot 60 \, \text{Дж} = 300 \, \text{Дж}$

3. Теперь найдем общее количество выделившейся теплоты, сложив теплоту от обоих процессов:

$Q = Q_1 + Q_2 = 1800 \, \text{Дж} + 300 \, \text{Дж} = 2100 \, \text{Дж}$

Это значение также можно выразить в килоджоулях: $2100 \, \text{Дж} = 2.1 \, \text{кДж}$.

Ответ: при конденсации и дальнейшем охлаждении спирта выделяется $2100 \, \text{Дж}$ теплоты.