Номер 3, страница 96 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Контрольная работа № 6 (подготовка к экзамену). Вариант 1 - номер 3, страница 96.

Условие.

3. Какое количество теплоты выделится при конденсации паров эфира массой 20 г, взятого при температуре 35 °С, и его дальнейшем охлаждении до температуры 10 °С?

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, $L = 0.4 \cdot 10^6$ Дж/кг
Удельная теплоемкость жидкого эфира, $c = 2350$ Дж/(кг·°С)

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

Найти:

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

Решение:

Процесс выделения теплоты состоит из двух этапов:

1. Конденсация паров эфира. В ходе этого процесса пар превращается в жидкость при постоянной температуре $t_1 = 35$ °C. Количество теплоты $Q_1$, выделяющееся при конденсации, вычисляется по формуле:
$Q_1 = L \cdot m$

2. Охлаждение образовавшегося жидкого эфира от начальной температуры $t_1$ до конечной температуры $t_2$. Количество теплоты $Q_2$, выделяющееся при охлаждении, вычисляется по формуле:
$Q_2 = c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

Общее количество выделившейся теплоты $\text{Q}$ равно сумме теплоты, выделившейся на каждом этапе:
$Q = Q_1 + Q_2$

Рассчитаем количество теплоты для каждого этапа:

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

$Q_2 = 2350 \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot 0.02 \text{ кг} \cdot (35 \text{°C} - 10 \text{°C}) = 2350 \cdot 0.02 \cdot 25 = 1175$ Дж

Теперь найдем общее количество теплоты:
$Q = 8000 \text{ Дж} + 1175 \text{ Дж} = 9175$ Дж

Для удобства можно перевести результат в килоджоули:
$9175 \text{ Дж} = 9.175$ кДж

Ответ: при конденсации паров эфира и его дальнейшем охлаждении выделится 9175 Дж (или 9.175 кДж) теплоты.