Berechnen Sie die Anzahl der abgegebenen Joule, wenn 32,0 g Dampf bei -40,0 ° C von 110,0 ° C auf Eis abkühlen.

Antworten:

Die abgegebene Energiemenge beträgt 99 600 J.

Erläuterung:

Es sind fünf Läufe zu berücksichtigen:

# q_1 # = Wärmeverlust am Kühldampf von 110,0 ° C bis 100 ° C.

# q_2 # = Wärmeverlust am Kondensieren von Dampf zu Wasser bei 100 ° C.

# q_3 # = Wärmeverlust am kühlendes Wasser von 100 ° C bis 0 ° C.

# q_4 # = Wärmeverlust am gefrorenes Wasser zu Eis bei 0 ° C.

# q_5 # = Wärmeverlust am kühlendes Eis von 0 ° C bis -40,0 ° C.

Die gesamte entwickelte Wärme ist

#q = q_1 + q_2 + q_3 + q_4 + q_5 #

1. Den Dampf abkühlen

# m = "32,0 g H _2" O "#

Für Dampf die spezifische Wärmekapazität, #c = "2.010 J · g ^ - 1 ° C ^ ^ -1 #.

# ΔT # = # T_2 - T_1 = "(100,0 - 110,0) ° C" = "-10,0 ° C #

# q_1 = mcΔT = 32.0 Farbe (rot) (Abbruch (Farbe (schwarz) ("g"))) × 2.010 J · Farbe (rot) (Abbruch (Farbe (schwarz) ("° C" ^ "- 1 "g" ^ "- 1)))) × (" -10.0 "Farbe (rot) (Löschen (Farbe (schwarz) (" ° C ")))) =" -643 J "#

2. Kondensation des Dampfes

# "Kondensationswärme = -Verdampfungswärme" #

# & Dgr; H_ cond = = -ΔH_ vap = -2260 J · g ^ - 1 #

# q_2 = m ΔH_ cond = 32,0 Farbe (rot) (Abbruch (Farbe (schwarz) ("g"))) × ("- 2260 J ·" Farbe (rot) (Abbruch (Farbe (schwarz) (" g "^" -1)))) = "-72 320 J" #

3. Das Wasser abkühlen

Für flüssiges Wasser die spezifische Wärmekapazität, #c = "4.184 J ° C ^ 1 - g ^ ^ -1.

# ΔT = T_2 - T_1 = "(0 - 100) ° C" = "-100 ° C" #

# q_3 = mcΔT = 32.0 Farbe (rot) (Abbruch (Farbe (schwarz) ("g"))) × 4.184 J · Farbe (rot) (Abbruch (Farbe (schwarz) ("° C" ^ "- 1.) "g" ^ "- 1"))) × ("-100" -Farbe (rot) (aufheben (Farbe (schwarz) ("° C")))) = "-13 389 J" #

4. Das Wasser einfrieren

# "Einfrieren der Hitze = -Hitze der Fusion" #

# - - ΔH_fus = 334 J · g ^ - 1 #

# ΔH_ "einfrieren" = "-" ΔH_Fus] = -334 J · g ^ - 1 #

# q_4 = "-" m ΔH_ "fus" = 32.0 Farbe (rot) (Abbruch (Farbe (schwarz) ("g"))) × "-334 J ·" Farbe (rot) (Abbruch (Farbe (schwarz)) ("g ^" -1)))) = -10 689 J #

5. Das Eis abkühlen

Die spezifische Wärmekapazität von Eis, #c = "2,03 J ° C ^ 1 - g ^ ^ -1

# ΔT = T_2 - T_1 = "(-40,0 - 0) ° C" = "-40,0 ° C #

# q_5 = mcΔT = 32,0 Farbe (rot) (Abbruch (Farbe (schwarz) ("g"))) × 2,03 "J ·" Farbe (rot) (Abbruch (Farbe (schwarz) ("° C" ^ "- 1.) "g" ^ "- 1")))) × (Farbe (rot) (löschen (Farbe (schwarz) ("- 40,0 ° C")))) = "-2598 J" #

Sie alle zusammenzählen

#q = q_1 + q_2 + q_3 + q_4 + q_5 = "(-643 - 72 320 - 13 389 - 10 689 - 2598) J" = "-99 600 J #