Номер 30, страница 20 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-8. Испарение и конденсация. Влажность воздуха. Кипение - номер 30, страница 20.

Условие.

30. На рисунке 12 приведён график конденсации пара и охлаждения жидкости.

а) Какая это жидкость?

б) Сколько времени длился процесс конденсации?

в) Какое количество теплоты выделится за 20 мин, если масса пара 0,5 кг?

Рис. 12

Решение.

а) Какая это жидкость?

Из графика видно, что процесс конденсации пара происходит при постоянной температуре $t = 100 \,^{\circ}\mathrm{C}$. Температура конденсации равна температуре кипения вещества при данном давлении. Температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении составляет $100 \,^{\circ}\mathrm{C}$. Следовательно, на графике изображен процесс конденсации водяного пара и последующего охлаждения воды.
Ответ: Вода.

б) Сколько времени длился процесс конденсации?

Процесс конденсации соответствует горизонтальному участку графика, на котором температура вещества не меняется. Согласно графику, этот участок начинается в момент времени $\tau = 0 \text{ мин}$ и заканчивается в момент времени $\tau = 15 \text{ мин}$. Таким образом, длительность процесса конденсации составляет $15 \text{ мин} - 0 \text{ мин} = 15 \text{ мин}$.
Ответ: 15 мин.

в) Какое количество теплоты выделится за 20 мин, если масса пара 0,5 кг?

Дано:

$m = 0,5 \text{ кг}$
$\tau_{общ} = 20 \text{ мин}$
$t_1 = 100 \,^{\circ}\mathrm{C}$ (температура конденсации)
$t_2 = 20 \,^{\circ}\mathrm{C}$ (конечная температура воды)
$L = 2,3 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$ (удельная теплота парообразования воды)
$c = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \,^{\circ}\mathrm{C}}$ (удельная теплоемкость воды)

Найти:

$Q_{общ} - ?$

Решение:

За 20 минут происходят два процесса: конденсация пара (с 0 до 15 минуты) и охлаждение образовавшейся воды (с 15 до 20 минуты). Общее количество выделившейся теплоты ($Q_{общ}$) равно сумме теплоты, выделившейся при конденсации ($Q_{конд}$), и теплоты, выделившейся при охлаждении воды ($Q_{охл}$).

$Q_{общ} = Q_{конд} + Q_{охл}$

1. Количество теплоты, которое выделяется при конденсации пара, вычисляется по формуле:

$Q_{конд} = L \cdot m$

$Q_{конд} = 2,3 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 0,5 \text{ кг} = 1,15 \cdot 10^6 \text{ Дж}$

2. Количество теплоты, которое выделяется при охлаждении воды от температуры конденсации $t_1$ до конечной температуры $t_2$, вычисляется по формуле:

$Q_{охл} = c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

$Q_{охл} = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \,^{\circ}\mathrm{C}} \cdot 0,5 \text{ кг} \cdot (100 \,^{\circ}\mathrm{C} - 20 \,^{\circ}\mathrm{C}) = 2100 \frac{\text{Дж}}{\,^{\circ}\mathrm{C}} \cdot 80 \,^{\circ}\mathrm{C} = 168000 \text{ Дж} = 0,168 \cdot 10^6 \text{ Дж}$

3. Найдем общее количество выделившейся теплоты:

$Q_{общ} = 1,15 \cdot 10^6 \text{ Дж} + 0,168 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 1,318 \cdot 10^6 \text{ Дж}$

Результат можно выразить в мегаджоулях (МДж): $1,318 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 1,318 \text{ МДж}$.
Ответ: $1,318 \cdot 10^6 \text{ Дж}$ или $1,318 \text{ МДж}$.