какое количество теплоты выделится при испарении 1 кг воды
Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара. Кипение. Удельная теплота парообразования и конденсации
Решебник к сборнику задач по физике для 7- 9 классов, Перышкин А.В.
866. Температура воды в открытом сосуде, находящемся в комнате, всегда немного ниже температуры воздуха в комнате. Почему?
Потому что с поверхности воды происходит испарение, которое сопровождается потерей энергии, и, следовательно, понижением температуры.
867. Почему температура жидкости при испарении понижается?
При испарении уменьшается внутренняя энергия жидкости, а это ведет и к снижению температуры.
868. В Москве колебание температуры кипения воды составляет 2,5 ° (от 98,5 °С до 101 °С). Чем можно объяснить такую разницу?
Неравномерностью рельефа. С увеличением высоты над уровнем моря вода закипает при температуре ниже 100°С. А если температура кипения выше 100°С, это означает, что она находится ниже уровня моря.
869. Выполняется ли закон сохранения энергии при испарении? при кипении?
Выполняется. Сколько энергии было затрачено на нагревание, столько же энергии выделится в виде пара.
870. Если смочить руку эфиром, вы ощутите холод. Почему?
Эфир испаряется и забирает энергию с рук и воздуха.
871. Почему суп скорее остынет, если на него дуть?
Если дуть на пар, исходящий из супа, теплообмен ускорится, и суп быстрее отдаст свою энергию в окружающую среду.
872. Отличается ли температура воды в кипящей кастрюле и температура пара кипящей воды?
Нет.
873. Почему кипящая вода перестает кипеть, как только ее снимают с огня?
Потому что для поддержания кипения вода должна постоянно получать энергию тепла.
874. Удельная теплота конденсации спирта равна 900 кДж/кг. Что это означает?
Для того, чтобы спирт перешел в жидкое состояние нужно забрать у его паров 900 кДж энергии.
875. Сравните внутреннюю энергию 1 кг водяного пара при 100 °С и 1 кг воды при 100 °С. Что больше? На сколько? Почему?
Энергия пара больше на 2,3 МДж/кг – столько требуется энергии для парообразования.
876. Какое количество теплоты требуется для испарения 1 кг воды при температуре кипения? 1 кг эфира?
877. Какое количество теплоты требуется для обращения в пар 0,15 кг воды при 100 °С?
878. Что требует большего количества теплоты и на сколько: нагрев 1 кг воды от 0 °С до 100 °С или испарение 1 кг воды при температуре 100 °С?
879. Какое количество теплоты требуется для обращения в пар воды массой 0,2 кг при температуре 100 °С?
880. Какое количество энергии выделится при охлаждении воды массой 4 кг от 100 °С до 0 °С?
881. Какое количество энергии необходимо, чтобы 5 л воды при 0 °С довести до кипения и затем ее всю испарить?
882. Какое количество энергии выделит 1 кг пара при 100 °С, если его обратить в воду и затем охладить полученную воду до 0 °С?
883. Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы воду массой 7 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и затем полностью ее испарить?
884. Какое количество энергии надо затратить, чтобы 1 кг воды при температуре 20 °С обратить в пар при температуре 100 °С?
885. Определите количество теплоты, потребное для превращения 1 кг воды, взятой при 0 °С, в пар при 100 °С?
886. Сколько теплоты выделится при конденсации 100 г водяного пара, имеющего температуру 100 °С, и при охлаждении полученной воды до 20 °С?
887. Удельная теплота парообразования у воды больше, чем у эфира. Почему же эфир, если им смочить руку, сильнее охлаждает ее, чем вода в таких случаях?
Интенсивность испарения эфира намного больше, чем у воды. Поэтому он быстрее отдает внутреннюю энергию и быстрее остывает, охлаждая руку.
888. В сосуд, содержащий 30 кг воды при 0 °С, вводится 1,85 кг водяного пара, имеющего температуру 100 °С, вследствие чего температура воды становится равной 37 °С. Найдите удельную теплоту парообразования воды.
889. Какое количество теплоты необходимо, чтобы превратить 1 кг льда при 0 °С в пар при 100 °С?
891. Сколько килограммов каменного угля надо сжечь для того, чтобы превратить в пар 100 кг льда, взятого при 0 °С? Коэффициент полезного действия топки 70%. Удельная теплота сгорания угля 29,3 МДж/кг.
892. Английский ученый Блек для определения удельной теплоты парообразования воды брал определенное количество воды при 0 °С и нагревал ее до кипения. Дальше он продолжал нагревать воду до ее полного испарения. При этом Блек заметил, что для выкипания всей воды требовалось времени в 5,33 раза больше, чем для нагрева такой же массы воды от 0 °С до 100 °С? Чему равна, по опытам Блека, удельная теплота парообразования?
893. Какое количество пара при температуре 100 °С требуется обратить в воду, чтобы нагреть железный радиатор массой 10 кг от 10 °С до 90 °С?
895. Пробирка с эфиром погружена в стакан с водой, охлажденной до 0 °С. Продувая через эфир воздух, испаряют эфир, вследствие чего на пробирке образуется ледяная корка. Определите, сколько получилось льда при испарении 125 г эфира (удельная теплота парообразования эфира кДж/кг).
896. Змеевик полностью вмерз в лед. Через змеевик проходит, охлаждаясь и конденсируясь, 2 кг пара, причем вода из змеевика выходит при температуре 0 °С. Какое количество льда можно расплавить таким образом?
897. В калориметр налито 57,4 г воды при 12 °С. В воду пущен пар при 100 °С. Через некоторое время количество воды в калориметре увеличилось на 1,3 г, а температура воды поднялась до 24,8 °С. Для нагрева пустого калориметра на 1 °С требуется 18,27 Дж теплоты. Найдите удельную теплоту парообразования воды.
898. Вода массой 20 кг при температуре 15 °С превращается в пар при температуре 100 °С. Какое количество бензина необходимо для этого процесса сжечь в нагревателе, если КПД нагревателя 30%?
899. Из воды, взятой при 10 °С, надо получить 15 кг водяного пар при 100 °С. Сколько для этого надо сжечь каменного угля, если КПД нагревателя 20%?
900. На примусе в медном чайнике массой 0,2 кг вскипятили воду массой 1 кг, взятую при температуре 20 °С. В процессе кипячения 50 г воды выкипело.
Сколько в примусе сгорело бензина, если КПД примуса 30 %?
Какое количество теплоты выделится при испарении 1 кг воды
\(Q=2,3\cdot 10^6 \dfrac<Дж> <кг>\cdot 2 кг\; =46\cdot 10^5 Дж\; = 4600 кДж\)
Конденсация это процесс перехода из газообразного состояния в жидкое
Конденсация сопровождается выделением тепла
\(Q=2,3\cdot 10^6 \dfrac<Дж> <кг>\cdot 2 кг\; =46\cdot 10^5 Дж\; = 4600 кДж\)
\( Q=4200\dfrac<Дж> <кг\cdot ^0C>\cdot 0,4 кг \cdot (100^0C-40^0C)+2,3\cdot 10^6 \dfrac<Дж> <кг>\cdot 0,4 кг =1020800 Дж \)
\( Q= 1020800 Дж=1020,8 кДж \)
\( Q=4200\dfrac<Дж> <кг\cdot ^0C>\cdot 0,002 кг \cdot (100^0C-20^0C)+2,3\cdot 10^6 \dfrac<Дж> <кг>\cdot 0,002 кг =5272 Дж \)
\( Q= 5272 Дж=5,272 кДж \)
Репетитор по физике
\( Q=2500\dfrac<Дж> <кг\cdot ^0C>\cdot 0,5 кг \cdot (78^0C-(-22^0C))+0,9\cdot 10^6 \dfrac<Дж> <кг>\cdot 0,5 кг =575000 Дж \)
\( Q= 575000 Дж=575 кДж \)
Какую массу воды, взятую при температуре \(t_1=40^0C \) можно превратить в пар, если сообщить ей количество теплоты \(Q=1020800 Дж \)? Удельная теплота парообразования воды \(L=2,3\cdot 10^6 \dfrac<Дж> <кг>\).
Удельная теплоемкость воды \( c=4200\dfrac<Дж> <кг\cdot ^0C>\)
Температура кипения воды \(t_2=100^0C \). Ответ дать в единицах СИ.
Показать ответ Показать решение Видеорешение
\(Q_1=cm(t_2-t_1) \;\;\;\;\; Нагрев\; воды \; до \; кипения \)
\(Q_2=L m \;\;\;\;\; Парообразование \)
Вынесем массу за скобки:
Сколько воды, взятой при температуре \(t_1=20^0C \) можно превратить в пар, если сообщить ей количество теплоты \(Q=5272 Дж \)? Удельная теплота парообразования воды \(L=2,3\cdot 10^6 \dfrac<Дж> <кг>\).
Удельная теплоемкость воды \( c=4200\dfrac<Дж> <кг\cdot ^0C>\)
Температура кипения воды \(t_2=100^0C \). Ответ дать в граммах.
Показать ответ Показать решение Видеорешение
\(Q_1=cm(t_2-t_1) \;\;\;\;\; Нагрев\; воды \; до \; кипения \)
\(Q_2=L m \;\;\;\;\; Парообразование \)
Вынесем массу за скобки:
Какую массу спирта, находящегося при температуре \(t_1=-22^0C \) можно перевести в газообразное состояние, если сообщить ему количество теплоты \(Q=575000 Дж \).
Удельная теплоемкость спирта \( c=2500\dfrac<Дж> <кг\cdot ^0C>\).
Удельная теплота парообразования спирта \(L=0,9\cdot 10^6 \dfrac<Дж> <кг>\).
Температура кипения спирта \(t_2=78^0C \). Ответ дать в системе СИ.
Показать ответ Показать решение Видеорешение
\(Q_1=cm(t_2-t_1) \;\;\;\;\; Нагрев\; спирта \; до \; кипения \)
\(Q_2=L m \;\;\;\;\; Парообразование \)
Вынесем массу за скобки:
В алюминиевом чайнике массой \(m_ч=1 кг \) нагрели до кипения \(m_в=2 кг \) воды, причем \(m_<исп>=0,05кг\) воды испарилось, так как чайник был выключен не сразу. Какое количество теплоты было затрачено? Начальная температура воды \(t=10^0C \). Удельная теплоемкость алюминия \(c_а=920\dfrac<Дж><кг\cdot ^0C>\)
Удельная теплоемкость воды \( c_в=4200\dfrac<Дж> <кг\cdot ^0C>\)
Удельная теплота парообразования воды \(L=2,3\cdot 10^6 \dfrac<Дж> <кг>\).
Ответ дать в килоджоулях.
Показать ответ Показать решение Видеорешение
\( Q_1= c_в m_в( t_2- t_1) \;\;\;\;\; \) Нагрев воды
\( Q_2= c_а m_ч( t_2- t_1) \;\;\;\;\; \) Нагрев чайника
\(Q=c_в m_в( t_2- t_1)+c_а m_ч( t_2- t_1)+ L m_ <исп>\)
\(Q=4200\dfrac<Дж> <кг\cdot ^0C>\cdot 2 кг \cdot(100^0C-10^0C)+920\dfrac<Дж> <кг\cdot ^0C>\cdot 1 кг \cdot(100^0C-10^0C)+2,3\cdot 10^6 \dfrac<Дж> <кг>\cdot 0,05кг=953800 Дж \)
Парообразование и испарение воды
На Изображении 1 показано потребление газа в процессе доведения воды до состояния кипения и испарения.
 |
| Изображение 1: Чайник и счетчик газа |
В начале измерения счетчик газа находится в положении ноль. В момент нагрева воды до температуры 100оС показание счетчика составляет «1 относительных единиц газа». Для полного испарения воды было затрачено около 6 относительных единиц газа. Это значит, что для испарения воды требуется примерно в 6 раз больше энергии, чем для доведения ее до состояния кипения. Или иначе говоря:
1 кг пара при температуре 100оС содержит примерно в 6 раз больше тепловой энергии, чем 1 кг воды при температуре 100оС. Если пар с температурой 100оС отдает тепловую энергию, то образуется конденсат с температурой 100оС. В процессе конденсирования из 1 кг пара с температурой 100оС высвобождается примерно в 6 раз больше тепловой энергии, чем содержится в воде того же количества и той же температуры.
Изображение 2 а отображает количество энергии, которое потребляется для нагрева и испарения 1 кг воды при атмосферных условиях. Удельная теплоемкость воды составляет 4,18 или около 4,2 кДж/кг х К. Чтобы перегреть 1 кг воды с 0оС до 100оС требуется 100х4,2=420 кДж тепловой энергии (h’). Количество теплоты парообразования (r), которая требуется для нагрева 1 кг воды от 100оС до полного испарения составляет 2258 кДж/кг и может быть определено по таблице насыщенного пара (см. Таблицу насыщенного пара).
 | |
| Изображение 2а: Испарение | Изображение 2b: Конденсация |
Для того, чтобы довести 1 кг воды при 0оС и атмосферных условиях до состояния полного испарения, необходимо затратить тепловую энергию в количестве (h” = h’ + r) 420 + 2258 = 2678 кДж. В процессе передачи тепла от пара к продукту или в теплообменном аппарате пар конденсируется. Тепловая энергия, которая при этом высвобождается, это тепловая энергия конденсации. Если тепловая энергия при атмосферном давлении от пара отбирается, то высвобождается 2258 кДж/кг тепловой энергии конденсации, при этом остаточное теплосодержание конденсата составляет 420 кДж/кг при 100оС, см Изображение 2b
В замкнутом пространстве температура кипения увеличивается.
Тепловая энергия парообразования – это количество теплоты, которое выделяется в процессе конденсирования пара. Полученный при этом конденсат имеет такую же температуру, как и пар, из которого он образовался.
Процессы, в которых давление пара составляет 1 бар, встречаются достаточно редко, поскольку давление пара зависит от требуемой температуры процесса.
Кроме температуры насыщения также и другие параметры пара зависят от давления, как например тепловая энергия насыщения и парообразования, энтальпия и удельный объем. Их значения приведены в таблице насыщенного пара.
Источник: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»
Получить консультацию и приобрести оборудование для паро-конденсатных систем можно по телефону (495) 268-0-242.
857. Температура воды в открытом сосуде, находящемся в комнате, всегда немного ниже температуры воздуха в комнате. Почему?
Потому что с поверхности воды происходит испарение, которое сопровождается потерей энергии, и, следовательно, понижением температуры.
858. Почему температура жидкости при испарении понижается?
При испарении уменьшается внутренняя энергия жидкости, а это ведет и к снижению температуры.
859. В Москве колебание температуры кипения воды составляет 2,5 ° (от 98,5 °С до 101 °С). Чем можно объяснить такую разницу?
Неравномерностью рельефа. С увеличением высоты над уровнем моря вода закипает при температуре ниже 100°С. А если температура кипения выше 100°С, это означает, что она находится ниже уровня моря.
860. Выполняется ли закон сохранения энергии при испарении? при кипении?
Выполняется. Сколько энергии было затрачено на нагревание, столько же энергии выделится в виде пара.
861. Если смочить руку эфиром, вы ощутите холод. Почему?
Эфир испаряется и забирает энергию с рук и воздуха.
862. Почему суп скорее остынет, если на него дуть?
Если дуть на пар, исходящий из супа, теплообмен ускорится, и суп быстрее отдаст свою энергию в окружающую среду.
863. Отличается ли температура воды в кипящей кастрюле и температура пара кипящей воды?
Нет.
864. Почему кипящая вода перестает кипеть, как только ее снимают с огня?
Потому что для поддержания кипения вода должна постоянно получать энергию тепла.
865. Удельная теплота конденсации спирта равна 900 кДж/кг. Что это означает?
Для того, чтобы спирт перешел в жидкое состояние нужно забрать у его паров 900 кДж энергии.
866. Сравните внутреннюю энергию 1 кг водяного пара при 100 °С и 1 кг воды при 100 °С. Что больше? На сколько? Почему?
Энергия пара больше на 2,3 МДж/кг – столько требуется энергии для парообразования.
867. Какое количество теплоты требуется для испарения 1 кг воды при температуре кипения? 1 кг эфира?
868. Какое количество теплоты требуется для обращения в пар 0,15 кг воды при 100 °С?
869. Что требует большего количества теплоты и на сколько: нагрев 1 кг воды от 0 °С до 100 °С или испарение 1 кг воды при температуре 100 °С?
870. Какое количество теплоты требуется для обращения в пар воды массой 0,2 кг при температуре 100 °С?
871. Какое количество энергии выделится при охлаждении воды массой 4 кг от 100 °С до 0 °С?
872. Какое количество энергии необходимо, чтобы 5 л воды при 0 °С довести до кипения и затем ее всю испарить?
873. Какое количество энергии выделит 1 кг пара при 100 °С, если его обратить в воду и затем охладить полученную воду до 0 °С?
874. Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы воду массой 7 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и затем полностью ее испарить?
875. Какое количество энергии надо затратить, чтобы 1 кг воды при температуре 20 °С обратить в пар при температуре 100 °С?
876. Определите количество теплоты, потребное для превращения 1 кг воды, взятой при 0 °С, в пар при 100 °С?
877. Сколько теплоты выделится при конденсации 100 г водяного пара, имеющего температуру 100 °С, и при охлаждении полученной воды до 20 °С?
878. Удельная теплота парообразования у воды больше, чем у эфира. Почему же эфир, если им смочить руку, сильнее охлаждает ее, чем вода в таких случаях?
Интенсивность испарения эфира намного больше, чем у воды. Поэтому он быстрее отдает внутреннюю энергию и быстрее остывает, охлаждая руку.
879. В сосуд, содержащий 30 кг воды при 0 °С, вводится 1,85 кг водяного пара, имеющего температуру 100 °С, вследствие чего температура воды становится равной 37 °С. Найдите удельную теплоту парообразования воды.
880. Какое количество теплоты необходимо, чтобы превратить 1 кг льда при 0 °С в пар при 100 °С?
882. Сколько килограммов каменного угля надо сжечь для того, чтобы превратить в пар 100 кг льда, взятого при 0 °С? Коэффициент полезного действия топки 70%. Удельная теплота сгорания угля 29,3 МДж/кг.
883. Английский ученый Блек для определения удельной теплоты парообразования воды брал определенное количество воды при 0 °С и нагревал ее до кипения. Дальше он продолжал нагревать воду до ее полного испарения. При этом Блек заметил, что для выкипания всей воды требовалось времени в 5,33 раза больше, чем для нагрева такой же массы воды от 0 °С до 100 °С? Чему равна, по опытам Блека, удельная теплота парообразования?
884. Какое количество пара при температуре 100 °С требуется обратить в воду, чтобы нагреть железный радиатор массой 10 кг от 10 °С до 90 °С?
886. Пробирка с эфиром погружена в стакан с водой, охлажденной до 0 °С. Продувая через эфир воздух, испаряют эфир, вследствие чего на пробирке образуется ледяная корка. Определите, сколько получилось льда при испарении 125 г эфира (удельная теплота парообразования эфира кДж/кг).
887. Змеевик полностью вмерз в лед. Через змеевик проходит, охлаждаясь и конденсируясь, 2 кг пара, причем вода из змеевика выходит при температуре 0 °С. Какое количество льда можно расплавить таким образом?
888. В калориметр налито 57,4 г воды при 12 °С. В воду пущен пар при 100 °С. Через некоторое время количество воды в калориметре увеличилось на 1,3 г, а температура воды поднялась до 24,8 °С. Для нагрева пустого калориметра на 1 °С требуется 18,27 Дж теплоты. Найдите удельную теплоту парообразования воды.
889. Вода массой 20 кг при температуре 15 °С превращается в пар при температуре 100 °С. Какое количество бензина необходимо для этого процесса сжечь в нагревателе, если КПД нагревателя 30%?
890. Из воды, взятой при 10 °С, надо получить 15 кг водяного пар при 100 °С. Сколько для этого надо сжечь каменного угля, если КПД нагревателя 20%?
891. На примусе в медном чайнике массой 0,2 кг вскипятили воду массой 1 кг, взятую при температуре 20 °С. В процессе кипячения 50 г воды выкипело.
Сколько в примусе сгорело бензина, если КПД примуса 30 %?