Номер 4, страница 98 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Контрольные работы. КР-2. Изменение агрегатных состояний вещества. Вариант 1 - номер 4, страница 98.

Условие.

4. Определите количество теплоты, необходимое для обращения в пар 8 кг эфира, взятого при температуре 10 $^\circ$C.

Решение.

Дано:

$m = 8$ кг
$t_1 = 10$ °C
Для решения задачи потребуются справочные данные для эфира (диэтилового эфира), которые мы возьмем из таблиц физических величин:
Удельная теплоемкость эфира: $c = 2300$ Дж/(кг·°С)
Температура кипения эфира: $t_{кип} = 35$ °С
Удельная теплота парообразования эфира: $L = 0.4 \cdot 10^6$ Дж/кг

Все данные представлены в системе СИ или в единицах, совместимых с ней (градусы Цельсия для разности температур), поэтому перевод не требуется.

Найти:

$\text{Q}$

Решение:

Чтобы обратить в пар эфир, который изначально находится в жидком состоянии при температуре ниже температуры кипения, необходимо совершить два процесса:

1. Нагреть эфир от начальной температуры $t_1$ до температуры кипения $t_{кип}$. Количество теплоты $Q_1$, необходимое для этого этапа, рассчитывается по формуле:

$Q_1 = c \cdot m \cdot (t_{кип} - t_1)$

2. Превратить нагретый до температуры кипения жидкий эфир в пар. Этот процесс происходит при постоянной температуре. Количество теплоты $Q_2$, необходимое для парообразования, рассчитывается по формуле:

$Q_2 = L \cdot m$

Общее количество теплоты $\text{Q}$ будет равно сумме теплоты, затраченной на нагревание и на парообразование:

$Q = Q_1 + Q_2 = c \cdot m \cdot (t_{кип} - t_1) + L \cdot m$

Подставим числовые значения в формулы.

Вычислим количество теплоты, необходимое для нагревания эфира:

$Q_1 = 2300 \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot 8 \, кг \cdot (35 \, °С - 10 \, °С) = 2300 \cdot 8 \cdot 25 = 460000$ Дж.

Вычислим количество теплоты, необходимое для парообразования эфира:

$Q_2 = 0.4 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг} \cdot 8 \, кг = 3.2 \cdot 10^6$ Дж.

Теперь найдем общее количество теплоты:

$Q = Q_1 + Q_2 = 460000 \, Дж + 3200000 \, Дж = 3660000$ Дж.

Ответ можно выразить в мегаджоулях (МДж) для удобства:

$3660000 \, Дж = 3.66$ МДж.

Ответ: необходимое количество теплоты составляет $3660000$ Дж или $3.66$ МДж.