Каква е топлината в джаули, необходима за превръщането на 25 грама лед -10 ° C в пара на 150 ° C?
Полезна информация:
топлина на синтез на вода = 334 J / g
топлина на изпаряване на водата = 2257 J / g
специфична топлина на леда = 2,09 J / g · ° C
специфична топлина на водата = 4,18 J / g · ° C
специфична топлина на пара = 2,09 J / g · ° C
Решение:
Общата необходима енергия е сумата от енергията за загряване на лед -10 ° C до лед 0 ° C, топене на лед 0 ° C в 0 ° C вода, загряване на водата до 100 ° C, превръщане на 100 ° C в 100 ° C пара и загряване на парата до 150 ° C. За да получите крайната стойност, първо изчислете индивидуалните стойности на енергията и след това ги добавете.
Етап 1: Необходима е топлина за повишаване на температурата на леда от -10 ° C до 0 ° C Използвайте формулата
q = mcΔT
където
q = топлинна енергия
m = маса
c = специфична топлина
ΔT = промяна в температурата
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) [(0 ° C - -10 ° C)]
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) x (10 ° C)
q = 522.5 J
Необходима е топлина за повишаване на температурата на леда от -10 ° C до 0 ° C = 522.5 J
Стъпка 2: Необходима е топлина за превръщане на 0 ° C лед в 0 ° C вода
Използвайте формулата за топлина:
q = m · ΔHе
където
q = топлинна енергия
m = маса
АНе = топлина на синтез
q = (25 g) x (334 J / g)
q = 8350 J
Необходима е топлина за преобразуване на лед 0 ° C в 0 ° C вода = 8350 J
Стъпка 3: Необходима е топлина за повишаване на температурата от 0 ° C до 100 ° C вода
q = mcΔT
q = (25 g) x (4.18 J / g · ° C) [(100 ° C - 0 ° C)]
q = (25 g) x (4.18 J / g · ° C) x (100 ° C)
q = 10450 J
Необходима е топлина за повишаване на температурата от 0 ° C вода до 100 ° C вода = 10450 J
Стъпка 4: Необходима е топлина за преобразуване на 100 ° C вода в 100 ° C пара
q = m · ΔHV
където
q = топлинна енергия
m = маса
АНV = топлина на изпаряване
q = (25 g) x (2257 J / g)
q = 56425 J
Необходима е топлина за преобразуване на 100 ° C вода в 100 ° C пара = 56425
Стъпка 5: Необходима е топлина за преобразуване на 100 ° C пара в 150 ° C пара
q = mcΔT
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) [(150 ° C - 100 ° C)]
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) x (50 ° C)
q = 2612,5 J
Необходима е топлина за преобразуване на 100 ° C пара в 150 ° C пара = 2612.5
Стъпка 6: Намерете общата топлинна енергия
топлинаОбща сума = ТоплинаЕтап 1 + ТоплинаСтъпка 2 + ТоплинаСтъпка 3 + ТоплинаСтъпка 4 + ТоплинаСтъпка 5
топлинаОбща сума = 522,5 J + 8350 J + 10450 J + 56425 J + 2612,5 J
топлинаОбща сума = 78360 J
Отговор:
Топлината, необходима за преобразуването на 25 грама лед -10 ° C в пара на 150 ° C, е 78360 J или 78.36 kJ.