Номер 2, страница 86 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

2. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы 2 кг спирта, взятого при температуре 20 °С, обратить в пар при температуре кипения?

Дано:

Масса спирта, $m = 2 \text{ кг}$
Начальная температура спирта, $t_1 = 20 \text{ °C}$
Для решения задачи потребуются справочные данные для спирта (этилового):
Удельная теплоемкость спирта, $c = 2400 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$
Температура кипения спирта, $t_{кип} = 78 \text{ °C}$
Удельная теплота парообразования спирта, $L = 0.9 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$

Все данные представлены в единицах, совместимых с СИ, поэтому перевод не требуется.

Найти:

Общее количество теплоты, $Q_{общ}$

Решение:

Процесс превращения спирта в пар состоит из двух этапов:

1. Нагревание спирта от начальной температуры $t_1$ до температуры кипения $t_{кип}$.
2. Парообразование (кипение) всей массы спирта при температуре кипения.

Общее количество теплоты $Q_{общ}$ будет равно сумме количеств теплоты, затраченных на каждом этапе:

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2$

1. Найдем количество теплоты $Q_1$, необходимое для нагревания спирта до температуры кипения. Для этого используем формулу:

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

Подставим числовые значения:

$Q_1 = 2400 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 2 \text{ кг} \cdot (78 \text{ °C} - 20 \text{ °C}) = 4800 \cdot 58 \text{ Дж} = 278400 \text{ Дж}$

2. Найдем количество теплоты $Q_2$, необходимое для превращения всего спирта в пар при температуре кипения. Для этого используем формулу:

$Q_2 = L \cdot m$

Подставим числовые значения:

$Q_2 = 0.9 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 2 \text{ кг} = 1.8 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 1800000 \text{ Дж}$

3. Теперь найдем общее количество теплоты, просуммировав $Q_1$ и $Q_2$:

$Q_{общ} = Q_1 + Q_2 = 278400 \text{ Дж} + 1800000 \text{ Дж} = 2078400 \text{ Дж}$

Для удобства переведем результат в мегаджоули (МДж), зная, что 1 МДж = 1 000 000 Дж:

$2078400 \text{ Дж} = 2.0784 \text{ МДж}$

Округлим результат до сотых:

$Q_{общ} \approx 2.08 \text{ МДж}$

Ответ: необходимо затратить 2.08 МДж теплоты.