Pytanie # f9cc1

Odpowiedź:

Cały lód jest stopiony, a temperatura końcowa wody jest # 100 ^ oC # z niewielką ilością pary.

Wyjaśnienie:

Po pierwsze, myślę, że jest to niewłaściwa sekcja.

Po drugie, możesz błędnie zinterpretować niektóre dane, które, jeśli zostaną zmienione, mogą zmienić sposób rozwiązywania ćwiczeń. Sprawdź poniższe czynniki:

Załóżmy, co następuje:

• Ciśnienie jest atmosferyczne.
• 20g na # 100 ^ oC # to nasycona para, NIE woda.
• 60g przy # 0 ^ oC # jest lód, NIE woda.

(Pierwszy z nich ma tylko drobne zmiany numeryczne, podczas gdy drugi i trzeci mają duże zmiany)

Istnieją różne scenariusze tego. Załóżmy, że lód topi się i zamienia się w wodę. Kluczem jest tutaj zrozumienie, że gdy woda zmienia fazę (ciało stałe, ciecz, gaz = lód, woda, para), oddawane ciepło podczas przejścia nie zwiększy temperatury. Ciepło to nazywane jest utajonym ciepłem.

Lód zużyje zatem trochę energii do stopienia (topienie utajonego ciepła).

Para zużyje trochę energii do odparowania (wrzenia utajonego ciepła).

Dlatego jeśli weźmiemy za temperaturę odniesienia # T_0 = 0 ^ oC # (tak jak wiele tabel technicznych i instrukcji) lód ma ujemną zmianę ciepła, a para ma dodatnią zmianę ciepła. Dlatego ostateczna energia będzie równa:

# Q = ΔΗ_ (s) -ΔH_i #

• lód # ΔΗ_ (i) #

Według The Engineering Toolbox - Latent Heats of Melting, topniejące utajone ciepło jest równe # 334 (kJ) / (kg) # Ale za 20 gramów:

# ΔΗ_ (i) = 334 (kJ) / (kg) * 0,060 kg = 20,04 KJ #

Oznacza to, że jeśli cały lód zostanie stopiony, potrzebnych jest 6,68 kJ.

• Parowy # ΔΗ_ (s) #

Zgodnie z The Enginnering Toolbox - Właściwości pary, całkowite ciepło pary, jeśli się gotuje # 100 ^ oC # jest # 2675.43 (kJ) / (kg) # Ale za 60 gramów:

# ΗΗ_ (s) = 2675,43 (kJ) / (kg) * 0,020 kg = 53,51 kJ #

• Końcowa energia

# Q = ΔΗ_ (s) -ΔH_i #

# Q = 53.51-20.04 #

# Q = 33,47 kJ #

W sumie # 20 gramów + 60 gramów = 80 gramów = 0,08 kg #:

# Q = 33,47 / 0,08 (kJ) / (kg) = 418,34 (kJ) / (kg) #

• Wniosek

Tabela w The Enginnering Toolbox - Steam Properties mówi, że maksymalne odczuwalne ciepło wody bez pary jest # 417,51 (kJ) / (kg) # Dlatego, ponieważ końcowe ciepło jest (nawet nieznacznie) większe, woda się gotuje # 100 ^ oC #. Jedyną różnicą w stosunku do początkowej pary jest to, że była nasycona (brak ciekłej wody), podczas gdy obecnie jest to głównie woda z odrobiną pary.