Predmet z maso 2 kg, temperature 315 ° C in specifično toploto 12 (KJ) / (kg * K) se spusti v posodo s 37 L vode pri 0 ° C. Ali voda izhlapi? Če ne, koliko se spreminja temperatura vode?

Odgovor:

Voda ne izhlapi. Končna temperatura vode je:

# T = 42 ^ oC #

Torej se temperatura spremeni:

# ΔT = 42 ^ oC #

Pojasnilo:

Celotna toplota, če sta obe v isti fazi, je:

#Q_ (t od) = Q_1 + Q_2 #

Začetna toplota (pred mešanjem)

Kje # Q_1 # je toplota vode in # Q_2 # toplote predmeta. Zato:

# Q_1 + Q_2 = m_1 * c_ (p_1) * T_1 + m_2 * c_ (p_2) * T_2 #

Zdaj se moramo strinjati, da:

• Toplotna zmogljivost vode je:

#c_ (p_1) = 1 (kcal) / (kg * K) = 4,18 (kJ) / (kg * K) #

• Gostota vode je:

# ρ = 1 (kg) / (lit) => 1lit = 1kg -> # kg in litri so enaki v vodi.

Torej imamo:

# Q_1 + Q_2 = #

# = 37kg * 4,18 (kJ) / (kg * K) * (0 + 273) K + 2kg * 12 (kJ) / (kg * K) * (315 + 273) K #

# Q_1 + Q_2 = 56334,18kJ #

Končna toplota (po mešanju)

• Končna temperatura vode in predmeta je pogosta.

# T_1 '= T_2' = T #

• Tudi skupna toplota je enaka.

# Q_1 "+ Q_2" = Q_1 + Q + 2 #

Zato:

# Q_1 + Q_2 = m_1 * c_ (p_1) * T + m_2 * c_ (p_2) * T #

Uporabite enačbo za iskanje končne temperature:

# Q_1 + Q_2 = T * (m_1 * c_ (p_1) + m_2 * c_ (p_2)) #

# T = (Q_1 + Q_2) / (m_1 * c_ (p_1) + m_2 * c_ (p_2)) #

# T = (56334,18) / (37 * 4,18 + 2 * 12) (kJ) / (kg * (kJ) / (kg * K) #

# T = 315 ^ oK #

# T = 315-273 = 42 ^ oC #

Če je pritisk atmosferski, voda ni izhlapela, saj je njeno vrelišče # 100 ^ oC #. Končna temperatura je:

# T = 42 ^ oC #

Torej se temperatura spremeni:

# ΔT = | T_2-T_1 | = | 42-0 | = 42 ^ oC #