Номер 2, страница 32 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Тепловые явления. Контрольная работа № 1. Вариант 2 - номер 2, страница 32.

Условие.

2. Какое количество теплоты выделится при конденсации паров эфира массой 20 г, взятого при температуре 35 $^\circ$C, и его дальнейшем охлаждении до температуры 10 $^\circ$C?

Решение.

Дано:

Масса паров эфира, $m = 20$ г
Начальная температура (температура конденсации), $t_1 = 35$ °C
Конечная температура, $t_2 = 10$ °C
Удельная теплота парообразования эфира, $L \approx 0.4 \cdot 10^6$ Дж/кг (справочное значение)
Удельная теплоемкость жидкого эфира, $c \approx 2.3 \cdot 10^3$ Дж/(кг·°С) (справочное значение)

Перевод в систему СИ:
$m = 20 \text{ г} = 0.02$ кг

Найти:

Общее количество выделившейся теплоты, $\text{Q}$

Решение:

Процесс выделения теплоты можно разделить на два этапа:

1. Конденсация паров эфира. Пар превращается в жидкость при постоянной температуре $t_1 = 35$ °C. Количество теплоты $Q_1$, выделяемое при конденсации, находится по формуле:

$Q_1 = L \cdot m$

2. Охлаждение образовавшейся жидкости (эфира) от температуры конденсации $t_1$ до конечной температуры $t_2$. Количество теплоты $Q_2$, выделяемое при охлаждении, находится по формуле:

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

Общее количество теплоты $\text{Q}$, выделившееся в ходе всего процесса, равно сумме теплоты, выделившейся на каждом этапе:

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

Подставим числовые значения и произведем расчеты.

Рассчитаем количество теплоты, выделившееся при конденсации:

$Q_1 = 0.4 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 0.02 \text{ кг} = 8000$ Дж

Рассчитаем количество теплоты, выделившееся при охлаждении жидкого эфира:

$Q_2 = 2.3 \cdot 10^3 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}} \cdot 0.02 \text{ кг} \cdot (35 \text{ °С} - 10 \text{ °С}) = 2300 \cdot 0.02 \cdot 25 \text{ Дж} = 1150$ Дж

Теперь найдем общее количество теплоты:

$Q = Q_1 + Q_2 = 8000 \text{ Дж} + 1150 \text{ Дж} = 9150$ Дж

Результат можно выразить в килоджоулях (кДж): $9150 \text{ Дж} = 9.15$ кДж.

Ответ: при конденсации паров эфира и его дальнейшем охлаждении выделится 9150 Дж (или 9.15 кДж) теплоты.