Question

Na podstawie wykresu oblicz energię jaką należy dostarczyc kostce lodu o masie m=4kg aby powstała z niej para wodna o temperaturze 130 stopni Celsjusza.

parametry potrzebne do obliczeń w załączniku

Answer 1

 

Najpierw mamy lód o temp. -30°C więc trzeba go ogrzać do 0

 

m = 4kg

ΔT = 30K

c = 2100J/kgK

 

Q = cmΔT

 

Q = 4kg x 2100J/kgK x 30K = 252 000J = 252kJ

 

Teraz mamy lód o temp. 0°C więc cależy go stopić

 

m = 4kg

c = 335 000J/kg

 

Q = cm

 

Q = 4kg x 335 000J/kg = 1340 000J = 1340kJ

 

Teraz mamy wodę o temp. 0°C więc należy ją podgrzać do 100°C

 

m = 4kg

c = 4200J/kgK

ΔT = 100K

 

Q = 4kg x 4200J/kgK x 100K = 1680 000J = 1680kJ

 

Teraz należy tą wodę wyparować

 

m = 4kg

c = 2260 000J/kg

 

Q = 4kg x 2260 000J/kg = 9040 000J = 9040kJ

 

I teraz trzeba ta parę podgrzać do 130°C

 

m = 4kg

c = 2000J/kgK

ΔT = 30K

 

Q = 4kg x 2000J/kgK x 30K = 240 000J = 240kJ

 

Ostatnią operacją jest suma tych wartości

 

252kJ + 1340kJ + 1680kJ + 9040kJ + 240kJ = 12552kJ

 

 

 

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Litterarum radices amarae sunt, fructus iucundiores

 

Pozdrawiam :)

Answer 2

Dane

t₁=-30C

t₂=0C

t₃=100C

t₄=130C

m=4kg

 

Rozwiązanie

Zadanie należy podzielić na 5 etapów

1.Ogrzewanie lodu

2.Topienie lodu

3.Ogrzewnie wody

4.Wrzenie wody

5.Ogrzewanie pary wodnej

 

1.

Δt₁=t₂-t₁

Q₁=Cwl·m·Δt₁

Q₁=Cwl·m·(t₂-t₁)

2.

Q₂=Ctl·m

3.

Δt₂=t₃-t₂

Q₃=Cww·m·Δt₂

Q₃=Cww·m·(t₃-t₂)

4.

Q₄=Cw·m

5.

Δt₃=t₅-t₄

Q₅=Cwp·m·Δt₃

Q₅=Cwp·m·(t₅-t₄)

 

Wyznaczyliśmy wszystkie energie. Teraz wystarczy je dodać i obliczyć

 

Q=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅

Q=Cwl·m·(t₂-t₁)+Ctl·m+Cww·m·(t₃-t₂)+Cw·m+Cwp·m·(t₅-t₄)

Q=m[Cwl·(t₂-t₁)+Ctl+Cww·(t₃-t₂)+Cw+Cwp·(t₅-t₄)]

Q=4[2100·(0-(-30)+335 000+4200(100-0)+2 260 000+2000(130-100)]

Q=4[2100·30+335 000+4200·100+2 260 000+2000·30]

Q=4[63 000+335 000+420 000+2 260 000+60 000]

Q=4·3 138 000J=12 552 000J=12552kJ=12,552MJ