AZprocede - Розрахунок кількості простого тепла
Розрахунок кількості простого тепла
1 Нагрівання та охолодження чистої речовини
1-1 Обчисліть кількість тепла, необхідного для нагрівання 80 літрів рідкої води від 20 ° C до 45 ° C.
1-2 Обчисліть кількість тепла, необхідного для нагрівання одного кг рідкої води від 20 ° C до 100 ° C.
2 Зміна стану чистої речовини
2-1 Розрахуйте кількість тепла, що подається для випаровування 1 кг рідкої води при 100 ° C при атмосферному тиску.
2-2 Розрахуйте кількість тепла, необхідного для розплавлення кубика льоду на 25 г спочатку при 0 ° C.
3 Нагрівання та зміна стану чистої речовини
3-1 Розрахуйте кількість тепла, яке потрібно подати для перетворення 80 літрів води при 20 ° C у насичену пару при атмосферному тиску.
4 Суміш двох фаз чистого тіла
4-1 У нас є один літр води при температурі 25 ° C. Ми хочемо охолодити цю воду до 5 ° C, додаючи подрібнений лід до 0 ° C. Обчисліть масу подрібненого льоду, який буде використано, та масу отриманої суміші.
4-2 У нас 100 кг води при 20 ° C. Бажано нагріти цю воду до 45 ° С шляхом безпосереднього введення насиченої пари при атмосферному тиску (нагрівання контактним шляхом та конденсацією). Обчисліть масу пари, яку слід використовувати, та отриману масу води при 45 ° C.
1 Нагрівання ідеальної суміші
Ми розглядаємо суміш ізопропанол - пропанол-1 з масовою міцністю 17% у рідкому стані при 20 ° С. Розрахуйте кількість тепла, яке потрібно використати для доведення 5 кг цієї суміші до кипіння (температура кипіння читається на кривій кипіння суміші).
2 Зміна стану ідеальної суміші
Ми розглядаємо суміш ізопропанол - пропанол-1 з масовою міцністю 70% у стані насиченої пари. Розрахуйте кількість тепла, яке буде використано для повного конденсації 1 кг цієї суміші (нехтується можливим коливанням температури).
3 Нагрівання та зміна стану ідеальної суміші
Ми розглядаємо суміш ізопропанол - пропанол-1 масою 30% у стані насиченої пари при 93,5 ° C (читається на кривій роси). Обчисліть кількість тепла, яке потрібно використати для конденсації та охолодження цієї суміші до температури 20 ° C.
4 Суміш двох фаз бінарної суміші
Доступна парова фаза, що складається з одного кг суміші ізопропанол - пропанол-1 з масовою міцністю 30% ізопропанолу у стані насиченої пари при 93,5 ° С (читається на кривій роси). З іншого боку, є рідка фаза, що складається з десяти кг суміші ізопропанол - пропанол-1 з масовою міцністю 10% ізопропанолу у рідкому стані при 20 ° С. Визначте масу, масовий вміст ізопропанолу, температуру та стан отриманої суміші.
Дані
для води, Cpglace = 2,1 Дж.г -1. ° C -1, Шкіра рідини = 4,18 Дж.г -1. ° С -1, Шкіра пари = 1,92 Дж.г -1. ° С -1,
Латентна теплота плавлення Lf = 335 Джг -1, Латентна теплота випаровування Lv = 2535-2,9 × θ Джг -1, θ зміна температури стану в ° C, відношення тиск - температура кипіння P = (θ/100) 4, P в атмосфері (або
в бар а), θ в ° C, щільність ρ = 1 кг. L -1 .
для ізопропанолу, Cpiso liq = 2,69 Дж. -1 -1 ° C, Lviso = 664 Дж. 1 -1, θ кипіння = 82 ° C,
для пропанолу-1, Cpol1 liq = 2,39 Дж. G -1. ° C -1, Lvol1 = 690,7 Дж. G -1, θкипіння = 97 ° C.
Відповісти
Введіть тут відповідь із вправи
Виправлення
1-1 Маса 80 літрів води дорівнює m = ρ × V = 1 × 80 = 80 кг. Кількість тепла для нагрівання цих 80 кг рідкої води від 20 до 45 ° C без зміни стану становить Q = m × Cp × (θf-θi) = 80 × 4,18 × (45-20) =8360 кДж.
1-2 Кількість тепла, що подається для нагрівання 1 кг рідкої води від 20 ° C до 100 ° C, без зміни стану, становить Q = m × Cp × (θf-θi) = 1 × 4,18 × (100 -20) =334,4 кДж.
2-1 Кількість тепла, що подається для випаровування 1 кг рідкої води при 100 ° C при атмосферному тиску, становить m × Lv = 1 × (2535-2,9 × θ) = 2535-2,9 × 100 =2245 кДж.
2-2 Кількість тепла, необхідна для розплавлення кубика льоду 25 г спочатку при 0 ° C, становить m × Lv = 0,025 × 335 =8,375 кДж (тільки плавлення, без зміни температури).
3-1 Для перетворення 80 літрів рідкої води при 20 ° С у насичену пару при атмосферному тиску рідина повинна бути нагріта до температури кипіння 100 ° С, потім ця рідина повинна бути випарена при 100 ° С. Кількість тепла, яке використовується для нагрівання рідини -2,9 × 100) = 80 × 2245 = 179 600 кДж, тобто загалом 26 752 + 179 600 =206352 кДж.
4-1 Кінцева температура суміші становить 5 ° C. Нехай mglace - маса використовуваного льоду при 0 ° C. Щоб перейти від твердого стану при 0 ° C до рідкого стану при 5 ° C, лід повинен уловлювати кількість енергії, що відповідає його плавленню при 0 ° C, і нагріванню рідини, отриманої від 0 до 5 ° C, тобто Q льоду = m льоду × [Lf + C рідка шкіра × (5-0)]. Ця кількість енергії забезпечується рідкою водою, яка охолоджує від 25 до 5 ° C, тобто Qwater = 1 × 4,18 × (25-5). Баланс пишеться Qglace = Qeau, тобто ще раз mglace = 1 × 4,18 × (25-5)/[Lf + рідина Cpeau × (5-0)] = 83,6/(335 + 4,18 × 5) = 83,6/355,9 =0,235 кг.
Отримана маса води при 5 ° С становить 1 + 0,235 = 1,235 кг, або 1,235 л.
4-2 Кінцева температура суміші становить 45 ° C. Нехай mvapor - маса пари, яка використовується при 100 ° C. Щоб перейти від стану насиченої пари при 100 ° C до рідкого стану при 45 ° C, пара повинна виділити кількість енергії, що відповідає його конденсації при 100 ° C, і охолодженню рідини, отриманої від 100 до 45 ° C, або Qvapor = mvapor × [Lv (100 ° C) + C рідка шкіра × (100-45)]. Ця кількість енергії уловлюється рідкою водою, яка нагрівається від 20 до 45 ° C, тобто Qwater = 100 × 4,18 × (45-20). Баланс пишеться Qvapor = Qwater, або знову mvapor = 100 × 4,18 × (45-20)/[Lv + C рідка шкіра × (100-45)] = 10450/(2245 + 4,18 × 55) = 10450/2474,9 =4,222 кг.
Отримана маса води при 45 ° С становить 100 + 4,222 = 104,222 кг.