Номер 5, страница 100 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Контрольные работы. КР-2. Изменение агрегатных состояний вещества. Вариант 3 - номер 5, страница 100.

Условие.

5. Какое количество теплоты выделится при конденсации 10 г паров эфира, взятого при температуре 35 °С, и его дальнейшем охлаждении до 15 °С?

Решение.

Дано:

$m = 10 \text{ г}$

$t_1 = 35 \text{ °C}$

$t_2 = 15 \text{ °C}$

Удельная теплота парообразования эфира $L = 0.4 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг}$

Удельная теплоемкость жидкого эфира $c = 2.3 \cdot 10^3 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}}$

Температура кипения (конденсации) эфира $t_{кип} = 35 \text{ °C}$ (согласно условию задачи)

Перевод в систему СИ:
$m = 10 \text{ г} = 0.01 \text{ кг}$

Найти:

$\text{Q}$

Решение:

Общее количество теплоты $\text{Q}$, которое выделится, складывается из двух процессов:

1. Количество теплоты $Q_1$, которое выделяется при конденсации паров эфира в жидкость при постоянной температуре $t_1$. Этот процесс описывается формулой:

$Q_1 = L \cdot m$

2. Количество теплоты $Q_2$, которое выделяется при охлаждении получившейся жидкости (эфира) от начальной температуры $t_1$ до конечной температуры $t_2$. Этот процесс описывается формулой:

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

Общее количество выделившейся теплоты равно сумме этих двух величин:

$Q = Q_1 + Q_2 = L \cdot m + c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

Выполним расчеты для каждого процесса:

1. Теплота конденсации:

$Q_1 = 0.4 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 0.01 \text{ кг} = 4000 \text{ Дж}$

2. Теплота охлаждения:

$Q_2 = 2.3 \cdot 10^3 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 0.01 \text{ кг} \cdot (35 \text{ °C} - 15 \text{ °C}) = 23 \frac{\text{Дж}}{\text{°C}} \cdot 20 \text{ °C} = 460 \text{ Дж}$

Теперь найдем общее количество теплоты:

$Q = 4000 \text{ Дж} + 460 \text{ Дж} = 4460 \text{ Дж}$

Результат можно также представить в килоджоулях, разделив на 1000:

$Q = 4.46 \text{ кДж}$

Ответ: выделится $4460 \text{ Дж}$ (или $4.46 \text{ кДж}$) теплоты.