Page 37 -
P. 37
Пример решения задачи
Определить количество теплоты, необходимое для полного испарения льда массой 200 г, взятого
О
при температуре –10 С. Потерями тепла на нагревание сосуда пренебречь.
Составим схему фазового перехода для этой задачи.
О textbooks nis edu kz
O
T, C
140
120
испарение
100
80 нагревание
воды
60
40
20
плавление
0
Q Q Q Q Q/Дж
–20 1 2 3 4
нагревание
льда
1. При подведении тепла к системе лед начинает нагреваться, на это необходимо Q энергии. Нагревание
1
льда (красный график) можно рассчитать по формуле:
Q = с m (T — T ),
2
лед
1
1
О
где T — начальная температура льда, а T — температура плавления для льда (0 С).
2
1
О
О
О
Q = (2100 Дж/(кг С)) ∙ (0,2 кг) ∙ (0 С – (–10 С)) = 4200 Дж.
1
2. Затем лед начинает плавиться (зеленый график), Q = λm. В этот момент температура тела не будет ме-
2
няться.
5
Q = (3,4 ∙ 10 Дж/кг) ∙ (0,2 кг)=68 000 Дж.
2
3. После того как лед расплавиться полностью, начинает нагреваться вода до температуры кипения (синий
О
график) (T =100 С).
3
Q = с вода m (T – T )
3
2
3
О
О
О
Q = (4200 Дж/(кг ∙ С))∙(0,2 кг)∙(100 С – 0 С)=84 000 Дж.
3
4. Достигнув температуры кипения, вода начинает интенсивно испаряться (фиолетовый график) Q =Lm.
4
6
Q =(2,3∙10 Дж/кг)∙(0,2 кг)=460 000 Дж.
4
5. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для полного парообразования льда.
Q = Q + Q + Q + Q 4
3
1
2
Q = (4 200 Дж) + (68 000 Дж) + (84 000 Дж) + (460 000 Дж) = 616 200 Дж.
Ответ: 616 кДж.
Запомни! Если энергия (тепло) подводится к системе (нагревание, плавление и кипение), то Q>0. Если
система выделяет энергию (охлаждение, кристаллизация и конденсация), то Q<0.
Вопросы и задания
1. Дай определение тепловому балансу. Сформулируй уравнение теплового баланса.
2. Вычисли температуру воды массой 100 г, в которую опустили стальной брусок массой 50 г и темпе-
О
ратурой 120 С, если начальная температура воды равна 20 С.
О
3. В алюминиевый калориметр массой 200 г налили 1 л воды. Температура воды и калориметра 20 С.
Затем в воду опустили кусок льда массой 25 г. Определи температуру, установившуюся в смеси после
полного расплавления льда (считать систему полностью изолированной, температуру льда принять
О
за 0 С).
37
