Question

Ce căldură este necesara pentru a transforma 5 grame de gheata la -15°C,în vapori la 100°C? Se dau lambda gheata topire=3,3× 10 la puterea 5 J/KG; lambda apa vaporizare=28×10 la puterea 5 J/KG; căldură specifica apa= 4180J/KGK.

Answer 1

Se da:
m=5g=0,005kg (masa)
t1=15°C (temperatura initiala)
t"=t2=100°C (temperatura de evaporare)
t'=0°C (temperatura de topire)
λ'=3,3×10⁵J/kg (caldura latenta de topire ghetii)
λ"=28×10⁵J/kg (caldura latenta de vaporizare a apei)
c'=2190J/kgK (caldura specifica a ghetii, tot trebuie, pacat ca nai scriso)
c"=4180J/kgK (caldura specifica a apei)
Q=?J

Rezolvare:
Pentru ca gheata de la t1 sa ajunga la t2, se produc tocmai 4 procese fizice, care necesita o anumita caldura, iar adunate vor da caldura totala:

Q=Q1+Q2+Q3+Q4.

1)Deoarece avem gheata sub temperatura de topire atunci mai intii se cheltuieste caldura pentru a o aduce la temperatura de topire, Q1
2)Pentru a transforma gheata in apa se cheltuie caldura, Q2
3)Deoarece se spune ca se transforma in vapori, atunci apa trebuie adusa mai intii la temperatura de topire, astfel cheltuinduse caldura, Q3
4)Si in sfirsit deoarece temperatura de vaporizare este egala cu t2, atunci ne trebuie doar caldura pentru a transforma apa in vapori, Q4.

Nota 1: Q1 si Q3 reprezinta incalziri simple, iar Q2 si Q4 reprezinta schimbari de agregare.
Nota 2: In decursul transformarii masa substantei nu se schimba! Se schimba doar volumul si densitatea.

1)Q1=c'×m×Δt'⇔Q1=c'×m×(t'-t1)
2)Q2=λ'×m
3)Q3=c"×m×Δt"⇔Q3=c"×m×(t2-t')
4)Q4=λ"×m

Deci:

Q=c'×m×(t'-t1)+λ'×m+c"×m×(t2-t')+λ"×m
Q=m×[c'×(t'-t1)+λ'+c"×(t2-t')+λ"]

Calcule:
Q=0,005×[2190×(0+15)+3,3×10⁵+4180×(100-0)+28×10⁵]=17904,25J