Question

Un calorimetru de capacitate calorică C = 100 J/K conține mase egale m = 100 g de apă și gheață. Calculează căldura necesară pentru ca în calorimetru în final să fie m = 100 g de apă la temperatura t = 100 °C.
VA ROG AM NEVOIE URGENT!

Answer 1

Raspuns: 352,8 kJ

Amestec de apa si gheata => temperatura in calorimetru este de 0°C.

Cum avem 100 de grame de apa si 100 de grame se gheata, sunt in total 200 de grame de apa (in stari de agregare diferite)

La final sunt 100 de grame de apa, deci o parte din ea se si vaporizeaza.

Deci, avem nevoie de caldura pentru:

-topirea ghetii (100 de grame de gheata)

-incalzirea apei (dupa topirea celor 100 de grame de gheata + apa deja existenta, vor rezulta 200 de grame de apa)

-vaporizarea unei cantitati din apa

Calculam caldura necesara pentru topirea ghetii:

(100 de grame de gheata, adica 0,1 kg gheata)

$Q_1=m_{gheata}\cdot \lambda_{topire}$

$Q_1=0,1\:kg\cdot 335\:kJ/kg$

$Q_1=33,5\:kJ$

Dupa topirea ghetii, vom avea doar apa la temperatura de 0°C.

Calculam caldura necesara pentru incalzirea apei de la 0°C la 100°C

(am avut inainte 100 de grame de apa, s-au topit 100 de grame de gheata. Din 100 de grame de apa deja existente+100 de grame de apa rezultate din topirea ghetii => avem acum 200 de grame de apa la temperatura 0°C, adica 0,2 kg apa)

$Q_2=m_{apa}\cdot c_{apa}\cdot(t-t_0)$

$Q_2=0,2\:kg\cdot4180\:J/(kg\cdot K)\cdot(100-0)\:K$

$Q_2=83600\:J=83,6\:kJ$

Calculam acum caldura necesara pentru incalzirea calorimetrului de la 0°C la 100°C

$Q_{cal}=C\cdot(t-t_0)$

$Q_{cal}=100\:J/kg\cdot(100-0)\:K$

$Q_{cal}=10000\:J=10\:kJ$

Calculam acum caldura necesara penrru vaporizarea unei parti din apa

Cum aveam 200 de grame de apa si dupa vaporizare raman 100 de grame de apa, inseamna ca se vaporizeaza 100 de grame de apa, adica 0,1 kg de apa.

$Q_3=\Delta m_{apa}\cdot\lambda_{vaporizare}$

$Q_3=0,1\:kg\cdot 2257\:kJ/kg$

$Q_3=225,7\:kJ$

Caldura necesara pentru tot procesul (in total)

$Q=Q_1+Q_2+Q_3+Q_{cal}$

$Q=33,5\:kJ+83,6\:kJ+225,7\:kJ+10\:kJ$

$Q=352,8\:kJ$