Zadanie Zadanie 7.6.2: Analiza bilansu cieplnego i przemian fazowych wody

Analiza bilansu cieplnego, nachylenia wykresu T(Q) i odparowania wody.

Treść zadania

W laboratorium fizycznym badano proces ogrzewania próbki lodu o masie

m = 0{,}50\,\text{kg}

od temperatury początkowej

t_1 = -20^\circ\text{C}

aż do stanu wrzenia. W toku pomiarów zarejestrowano następujące wartości pobranego ciepła: 1. Ogrzanie lodu o

\Delta T = 20\,\text{K}

(od

-20^\circ\text{C}

0^\circ\text{C}

Q_1 = 21\,\text{kJ}

. 2. Stopienie całej masy lodu w stałej temperaturze

0^\circ\text{C}

Q_2 = 167\,\text{kJ}

. 3. Ogrzanie powstałej wody o

\Delta T = 20\,\text{K}

(od

0^\circ\text{C}

20^\circ\text{C}

Q_3 = 42\,\text{kJ}

. 4. Odparowanie części wrzącej wody w temperaturze

100^\circ\text{C}

: pobrano

Q_4 = 452\,\text{kJ}

ciepła. Przyjmij ciepło parowania wody

R_p = 2260\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}} = 2{,}26 \cdot 10^6\,\frac{\text{J}}{\text{kg}}

. **a)** Porównaj ilości ciepła

Q_1

Q_3

i wyznacz stosunek ciepeł właściwych

\frac{c_w}{c_l}

. Wyjaśnij, dlaczego na wykresie temperatury w funkcji dostarczonego ciepła

T(Q)

odcinek odpowiadający ogrzewaniu lodu ma większe nachylenie niż odcinek dla wody ciekłej. **b)** Oblicz masę wody

m_{\text{pary}}

, która uległa odparowaniu po dostarczeniu energii

Q_4 = 452\,\text{kJ}

. **c)** Oblicz procentowy udział odparowanej wody w stosunku do początkowej masy próbki.

**a)**

\frac{c_w}{c_l} = 2{,}0

; wykres lodu jest bardziej stromy, bo nachylenie wynosi

\frac{1}{mc}

. **b)**

m_{\text{pary}} = 200\,\text{g}

(

0{,}20\,\text{kg}

) **c)**

40\%

początkowej masy próbki