Zadanie Zadanie 7.7.10: Ogrzewanie wody przez skraplanie pary w kalorymetrze

Punkty: 3 pkt
Dział: Zjawiska cieplne · Bilans cieplny
Trudność: Poziom trudności: średnie

Bilans cieplny skraplania pary wodnej i stygnięcia powstałego kondensatu w kalorymetrze.

Treść zadania

W dobrze izolowanym naczyniu kalorymetrycznym znajduje się

m_w = 600\,\text{g}

wody o nieznanej temperaturze początkowej

t_0

. Do wody wprowadzono przez rurkę

m_p = 15\,\text{g}

pary wodnej o temperaturze

t_p = 100^\circ\text{C}

. Po całkowitym skropleniu pary i wymieszaniu zawartości naczynia ustalona temperatura wody wyniosła

t_k = 32{,}0^\circ\text{C}

. Właściwości fizyczne: - ciepło właściwe wody

c_w = 4200\,\frac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}}

, - ciepło skraplania pary wodnej w

100^\circ\text{C}

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

. Pomiń straty ciepła do naczynia i otoczenia. **a)** Zapisz równanie bilansu cieplnego opisujące proces skraplania pary wodnej i ogrzewania wody w kalorymetrze. **b)** Oblicz ilość energii cieplnej

Q_{\text{odd}}

oddanej przez parę wodną w procesie jej skraplania oraz stygnięcia powstałej z niej wody do

t_k

. **c)** Oblicz początkową temperaturę wody

t_0

w kalorymetrze.

Odpowiedź i wynik końcowy

**a)**

m_p [R_{\\text{skr}} + c_w (t_p - t_k)] = m_w c_w (t_k - t_0)

**b)**

Q_{\text{odd}} = 38\,184\,\text{J} \approx 38{,}2\,\text{kJ}

**c)**

t_0 \approx 16{,}9^\circ\text{C}