Question

ile pary wodnej o temperaturze 120°C trzeba wprowadzić do kalorymetru o niewielkiej masie zawierającego 0,5 kg lodu o temperaturze -20°C, żeby w kalorymetrze pozostała tylko woda​

Answer 1

Aby obliczyć ilość pary wodnej potrzebnej do wprowadzenia do kalorymetru, potrzebujemy uwzględnić proces przemiany fazowej lodu na wodę oraz przewodzenie cieplne między lodem a parą wodną. Oto krok po kroku jak to obliczyć:

Oblicz ilość ciepła potrzebną do ogrzania lodu z temperatury -20°C do punktu topnienia (0°C). Do tego użyjemy wzoru: Q1 = m * c * ΔT, gdzie m to masa lodu, c to ciepło właściwe lodu, a ΔT to różnica temperatur. Dla lodu, c = 334 J/(kg*K).
Q1 = 0,5 kg * 334 J/(kgK) * (0 - (-20))°C
Q1 = 0,5 kg * 334 J/(kgK) * 20°C
Q1 = 3340 J

Oblicz ilość ciepła potrzebną do przekształcenia lodu wodę na temperaturze topnienia (0°C). Ciepło przemiany fazowej lodu na wodę to 334 kJ/kg.
Q2 = m * L
Q2 = 0,5 kg * 334 kJ/kg
Q2 = 167 kJ

Oblicz ilość ciepła potrzebną do podgrzania wody do 120°C. Do tego użyjemy wzoru: Q3 = m * c * ΔT, gdzie m to masa wody, c to ciepło właściwe wody, a ΔT to różnica temperatur. Dla wody, c = 4,18 kJ/(kg*K).
Q3 = m * c * ΔT
Q3 = m * 4,18 kJ/(kgK) * (120 - 0)°C
Q3 = 0,5 kg * 4,18 kJ/(kgK) * 120°C
Q3 = 251 kJ

Zsumuj Q1, Q2 i Q3, aby uzyskać całkowitą ilość ciepła potrzebną do przeprowadzenia procesu.
Q całkowite = Q1 + Q2 + Q3
Q całkowite = 3340 J + 167 kJ + 251 kJ
Q całkowite = 418 kJ

Na podstawie tabel termodynamicznych lub innych danych, znajdź entalpię parowania pary wodnej przy temperaturze 120°C. Niech będzie to ΔH.
Podziel Q całkowite przez ΔH, aby uzyskać masę pary wodnej potrzebną do wprowadzenia do kalorymetru.
m = Q całkowite / ΔH

Podstaw wartości i oblicz masę pary wodnej, która jest potrzebna do wprowadzenia do kalorymetru, aby w kalorymetrze pozostała tylko woda.