Параграф 20 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (Физика)

На образование пара.
2. Что называют удельной теплотой парообразования?
Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы обратить жидкость массой 1кг в пар без изменения температуры.
3. Какова единица удельной теплоты парообразования?
Джоуль на килограмм.
4. Опишите опыт, который показывает, что при конденсации пара выделяется энергия.
Водяной пар, соприкасаясь с холодным предметом, конденсируется (рис. 39). При этом выделяется энергия. Точные опыты показывают, что пар, конденсируясь, отдаёт то количество теплоты, которое пошло на его образование.
5. Как рассчитать количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в нар при температуре кипения?
Количество теплоты, выделяющееся при конденсации пара массой т, также определяют по формуле: Q = Lm.
Обсуди с товарищами.
1. На сколько внутренняя энергия паров эфира при температуре 35 °С и нормальном атмосферном давлении больше внутренней энергии жидкого эфира той же массы при той же температуре?
Решение:
Температура парообразования эфира: t=35°C
Удельная теплота парообразования эфира: L = 0.4*106 Дж/кг
Q = L*m=0.4*106 Дж/кг * 2кг = 0,8 МДж
Внутренняя энергия эфира увеличилась на 0,8 МДж.
Ответ: 0,8 МДж.
2. На рисунке 40 приведён график зависимости температуры воды от времени её нагревания. Каким процессам соответствуют участки графика АВ, ВС, CD, DE, EF?
АВ – нагрев льда
ВС – таяние льда
CD – нагрев воды
DE – испарение воды
EF – нагрев водяного пара
Задание.
Придумайте несколько задач, используя данные таблиц 5 и 8. Обменяйтесь с товарищем условиями задач и решите их.
Решение:
Q3=Q1+Q2
Q1 = c1*m1* (t-t1)
Q2 = L*m1
Q3 = c2*m2* (t2-t)
c1*m1* (t-t1) + L*m1 = c2*m2* (t2-t)
m_1=(m_2 c_2 (t_2-t))/(c_1 (t-t_1 )+L)
m_1=4*4200*(20-0)/(2100*(0-(-5)) )+330000=0.99 кг=1 кг
Ответ: 1 кг
Упражнение 18
1. Почему внутренняя энергия водяного пара при температуре 100 °С больше, чем внутренняя энергия кипящей воды такой же темпера-туры?
При температуре 100°С внутренняя энергия пара больше, чем у воды той же массы на теплоту парообразования. Большей энергией обладает пар, потому что на каждую степень свободы молекулы приходится одинаковая величина внутренней энергии.
2. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы 2 кг спирта, взятого при температуре 20 °С, обратить в пар при температуре кипения?
Решение:
Q=Q1+Q2
Q1 = c•m• (t2-t1) = 2500 •2•(78-20) = 290000Дж = 2,9•105Дж
Q2 = L•m=0.9•106 Дж/кг • 2кг = 1,8•106 Дж
Q = 2,9•105Дж + 1,8•106 Дж = 2,09•106 Дж
Ответ: 2,09•106 Дж
3. Назовите процессы, которые надо осуществить, чтобы: а) воду, взятую при температуре 20 °С, превратить в нар, имеющий температуру 120 °С; б) эфир, взятый при температуре 125 °С, охладить до температуры 20 °С. (Атмосферное давление нормальное.)
а) чтобы воду, взятую при температуре 20°С превратить в пар, имеющий температуру 120°С необходимы следующие процессы:
1 — нагревание воды от начальной температуры 20°С до температуры кипения 100°С;
2 — парообразование — испарение воды (превращение жидкости в пар) при температуре кипения 100°С;
3 — нагревание пара до заданной температуры 120°С.
б) чтобы эфир, взятый при температуре 120°С, охладить до температуры 20°С требуются такие процессы:
1 — охлаждение пара эфира от начальной температуры 120°С до температуры конденсации (она же температура кипения) 35°С;
2 — конденсация (в процессе выделяется тепло, которое надо отводить) при постоянной температуре 35°С — превращение пара в жидкость;
3 — охлаждение жидкости до температуры 20°С.
4. Почему хлеб в полиэтиленовом пакете дольше остаётся мягким, чем без пакета? 5
В пакете влага не испаряется, чтобы не попала влага.
5. В кастрюле бурно кипит вода. В неё помещают меньшую кастрюлю с водой, нагретой до температуры 100 °С. Закипит ли вода в малой кастрюле?
Для кипения необходим постоянный приток тепла, температура большой кастрюли 100°С и она не может нагреть малую кастрюлю до 100°С.
6*. В парниковых хозяйствах для уничтожения личинок вредителей грунт обрабатывают горячим водяным паром. Определите расход пара на кубометр грунта (масса пара, необходимая для нагревания 1 м3 грунта), если грунт надо нагреть от 15 до 95 °С. Плотность грунта
б среднем равна 1,8 ——, средняя удельная теплоёмкость грунта, температура используемого пара 100 °С.
Решение:
дельтаT1 = 100°C – t1=100°C –15°C=95°C
дельтаT2 = t2 – t1=95°C –15°C=80°C
m•(лямбда+ c1•дельтаT1) = р*V*c2*дельтаT2
m=(р*V*c_2*дельтаT_2)/(лямбда+c_1*дельтаT_1 )
m=(1800*800*80)/(2256000+4200*95)=50 кг
Ответ: 50 кг
7*. В сосуд с водой, взятой при температуре 0 °С, впустили водяной пар массой 1 кг при температуре 100 °С. Спустя некоторое время в сосуде установилась температура 20 °С. Какова первоначальная масса воды в сосуде? Теплообмен с окружающей средой не происходит.
Решение:
дельтаT1 = 100°C – t2
дельтаT2 = t2 – 0°C
Q1 = m1*(L+ c*дельтаT1)
Q2 = m2* c*дельтаT2
m_1=(c*m_2*дельтаT_2)/(L+c*дельтаT_1 )
m_1=(1*4200*(100-20))/(2260000+4200*(20-0))=0.14 кг
Ответ: 0.14 кг

Вопросы

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:

1. нагреть воду от $$20^\circ\text{C}$$ до $$100^\circ\text{C}$$;
2. испарить воду при $$100^\circ\text{C}$$;
3. 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:

1. охладить пар эфира от $$120^\circ\text{C}$$ до $$35^\circ\text{C}$$;
2. сконденсировать его при $$35^\circ\text{C}$$;
3. 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: $$0{,}035\ \text{кг}$$.