Параграф 20 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (Физика)
- На что расходуется количество теплоты, подводимое к жидкости при кипении?
- Что называют удельной теплотой парообразования?
- Какова единица удельной теплоты парообразования?
- Опишите опыт, который показывает, что при конденсации пара выделяется энергия.
- Как рассчитать количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар при температуре кипения?
Обсуди с товарищами.
- На сколько внутренняя энергия паров эфира при температуре $$35^\circ\mathrm{C}$$ и нормальном атмосферном давлении больше внутренней энергии жидкого эфира той же массы при той же температуре?
- На рисунке 40 приведён график зависимости температуры воды от времени её нагревания. Каким процессам соответствуют участки графика $$AB$$, $$BC$$, $$CD$$, $$DE$$, $$EF$$?
Задание. Придумайте несколько задач, используя данные таблиц 5 и 8. Обменяйтесь с товарищем условиями задач и решите их.
Упражнение 18
- Почему внутренняя энергия водяного пара при температуре $$100^\circ\mathrm{C}$$ больше, чем внутренняя энергия кипящей воды такой же температуры?
- Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы $$2\ \text{кг}$$ спирта, взятого при температуре $$20^\circ\mathrm{C}$$, обратить в пар при температуре кипения?
- Назовите процессы, которые надо осуществить, чтобы:
а) воду, взятую при температуре $$20^\circ\mathrm{C}$$, превратить в пар, имеющий температуру $$120^\circ\mathrm{C}$$;
б) эфир, взятый при температуре $$125^\circ\mathrm{C}$$, охладить до температуры $$20^\circ\mathrm{C}$$. (Атмосферное давление нормальное.) - Почему хлеб в полиэтиленовом пакете дольше остаётся мягким, чем без пакета?
- В кастрюле бурно кипит вода. В неё помещают меньшую кастрюлю с водой, нагретой до температуры $$100^\circ\mathrm{C}$$. Закипит ли вода в малой кастрюле?
- В парниковых хозяйствах для уничтожения личинок вредителей грунт обрабатывают горячим водяным паром. Определите расход пара на кубометр грунта (масса пара, необходимая для нагревания $$1\ \text{м}^3$$ грунта), если грунт надо нагреть от $$15$$ до $$95^\circ\mathrm{C}$$. Плотность грунта в среднем равна $$1{,}8$$ …, средняя удельная теплоёмкость грунта …, температура используемого пара $$100^\circ\mathrm{C}$$.
- В сосуд с водой, взятой при температуре $$0^\circ\mathrm{C}$$, впустили водяной пар массой $$1\ \text{кг}$$ при температуре $$100^\circ\mathrm{C}$$. Спустя некоторое время в сосуде установилась температура $$20^\circ\mathrm{C}$$. Какова первоначальная масса воды в сосуде? Теплообмен с окружающей средой не происходит.
1. На образование пара.
2. Это количество теплоты, которое необходимо затратить, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры.
3. Джоуль на килограмм $$\left(\text{Дж/кг}\right)$$.
4. Водяной пар, соприкасаясь с холодным предметом, конденсируется. При этом выделяется энергия. Опыт показывает, что при конденсации пар отдаёт то количество теплоты, которое пошло на его образование.
5. Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар при температуре кипения, вычисляют по формуле $$Q=Lm$$.
Обсуди с товарищами
1. При температуре парообразования эфира $$t=35^\circ\text{C}$$ и массе $$m=2\ \text{кг}$$ количество теплоты, необходимое для парообразования:
$$Q=Lm$$
$$Q=0{,}4\cdot 10^6\ \text{Дж/кг}\cdot 2\ \text{кг}=0{,}8\cdot 10^6\ \text{Дж}=0{,}8\ \text{МДж}$$
Внутренняя энергия эфира увеличилась на $$0{,}8\ \text{МДж}$$.
2. Участки графика соответствуют таким процессам:
- $$AB$$ — нагрев льда;
- $$BC$$ — таяние льда;
- $$CD$$ — нагрев воды;
- $$DE$$ — испарение воды;
- $$EF$$ — нагрев водяного пара.
Упражнение 18
1. При температуре $$100^\circ\text{C}$$ внутренняя энергия пара больше, чем у воды той же массы, на теплоту парообразования. Поэтому пар обладает большей внутренней энергией.
2. Найдём количество теплоты, необходимое для нагревания спирта и его парообразования:
$$Q=Q_1+Q_2$$
$$Q_1=cm\left(t_2-t_1\right)=2500\cdot 2\cdot (78-20)=290000\ \text{Дж}$$
$$Q_2=Lm=0{,}9\cdot 10^6\ \text{Дж/кг}\cdot 2\ \text{кг}=1{,}8\cdot 10^6\ \text{Дж}$$
$$Q=290000+1{,}8\cdot 10^6=2{,}09\cdot 10^6\ \text{Дж}$$
Ответ: $$2{,}09\cdot 10^6\ \text{Дж}$$.
3.
а) Чтобы воду при $$20^\circ\text{C}$$ превратить в пар при $$120^\circ\text{C}$$, нужно:
- нагреть воду от $$20^\circ\text{C}$$ до $$100^\circ\text{C}$$;
- испарить воду при $$100^\circ\text{C}$$;
- нагреть получившийся пар от $$100^\circ\text{C}$$ до $$120^\circ\text{C}$$.
б) Чтобы эфир при $$120^\circ\text{C}$$ охладить до $$20^\circ\text{C}$$, нужно:
- охладить пар эфира от $$120^\circ\text{C}$$ до $$35^\circ\text{C}$$;
- сконденсировать его при $$35^\circ\text{C}$$;
- охладить жидкий эфир от $$35^\circ\text{C}$$ до $$20^\circ\text{C}$$.
4. В полиэтиленовом пакете влага хуже испаряется, поэтому хлеб медленнее высыхает и дольше остаётся мягким.
5. Нет, не закипит. Для кипения нужен постоянный приток теплоты, а вода в большой кастрюле уже имеет температуру $$100^\circ\text{C}$$ и не может нагреть малую кастрюлю выше этой температуры.
6. Найдём массу пара, необходимую для нагревания $$1\ \text{м}^3$$ грунта от $$15^\circ\text{C}$$ до $$95^\circ\text{C}$$:
$$\Delta T_1=100-15=85^\circ\text{C}$$
$$\Delta T_2=95-15=80^\circ\text{C}$$
$$m\left(\lambda+c_1\Delta T_1\right)=\rho V c_2\Delta T_2$$
$$m=\frac{\rho V c_2\Delta T_2}{\lambda+c_1\Delta T_1}$$
$$m=\frac{1800\cdot 800\cdot 80}{2256000+4200\cdot 85}\approx 50\ \text{кг}$$
Ответ: $$50\ \text{кг}$$.
7. Пусть $$m$$ — первоначальная масса воды. Тогда теплота, выделившаяся при конденсации пара и охлаждении воды, равна теплоте, пошедшей на нагрев воды:
$$m\left(L+c(100-20)\right)=m_2c(20-0)$$
$$m=\frac{m_2c\cdot 20}{L+c\cdot 80}$$
$$m=\frac{1\cdot 4200\cdot 20}{2260000+4200\cdot 80}\approx 0{,}035\ \text{кг}$$
Ответ: $$0{,}035\ \text{кг}$$.
