5) Колко калории са необходими на 40 кг леден блок при –20 ° C, за да премине при нормално атмосферно налягане до състоянието:

рикардо

а) течност при 40 ° C.
б) пара при 100 ° C.
в) 20 кг. течност при 100 ° C в равновесие с нейната пара.
(Помислете за Lf = 80 cal/g; Lv = 540 cal/g и c, лед = 0,5 cal/g ° C)

Това упражнение е просто. но фундаментално. Нека запазим упражнението за край. Първо ще ви покажа отоплителна крива за водата, която е независима от масата вода, която загряваме (тъй като не зададох стойности за топлината, получена от водоема).

Въпросът е, че чрез достигане до 0ºC графиката се изравнява, показвайки, че температурата спира да се повишава. Не е, че подаването на топлина е спряло. е, че ледът се топи. Хоризонталните раздели на графиката (зелен раздел) представляват промени в състоянието.

Когато цялата маса лед се разтопи, едва тогава водата започна да повишава температурата си (небесен участък). Ако забележите, наклонът (наклонът) на небесния сегмент е доста по-малък от този на червения сегмент. Това ни описва, че течната вода е "по-трудна" за нагряване от твърдата вода. Всъщност течната вода е едно от най-трудните за нагряване вещества. трябва да го снабдите с много топлина, така че температурата му да варира.

При достигане на 100ºC графиката се преглажда. Това е друга промяна на състоянието: от течност към газ. Още в началото, когато водата достигне до 100ºC, прекъсва кипенето и докато кипи водата се изпарява. Ако топлинният поток се поддържа постоянен, сегментът, който представя тази промяна на състоянието, е толкова дълъг, колкото и аз - в сравнение със зеления. Това е още една необичайна характеристика на водата: тя се нуждае от толкова много топлина, за да се изпари. Въпросът е, че това е причината, поради която можем да приготвим юфка с известна лекота. Баба ми, веднага след като започна да кипи, намали топлината на горелката и по този начин направи тази права линия, вместо дълга, беше много дълга, след това тя постави зеленчуците с увереност, че може да се посвети на друга задача, без опасност от водата напълно се изпарява и храната се разваля.

Останалото не е лесно да се направи в кухнята, но ако можем да задържим парата, за да я загреем, графиката ще бъде много подобна на тази на леда, тъй като изисква горе-долу същото количество топлина, за да се получат същите увеличения на температура. (лилав участък).

Ще изчисля необходимите количества топлина по време на целия процес за тази маса 40 кг .

Първото количество топлина, което ще нарека Q H, се изчислява по този начин:

Q H = m c H . (Т FH - т 0Н )

Q H = 40 кг 0,5 (kcal / kg ° C) (0 ° C + две0 ° С )

Q H = 400 ккал

Количеството топлина, необходимо за топене на целия лед, Q F:

Q F = m L F

Q F = 40 кг 80 (ккал / килограма)

Q F = 3200 ккал

Количеството топлина, необходимо за пренасяне на и без това течната вода 0 да се 100 градуса, Q L:

Q L = m c L . (Т FL - т 0L )

Q L = 40 кг 1 (ккал / kg ° C) (100 ° C - 0 ° C )

Q L = 4000 ккал

Количеството топлина, необходимо за пълно изпаряване на четиридесет литра вода, Q V:

Q V = m L V

Q V = 40 кг 540 (kcal / килограма)

Q V = 21 600 ккал

Топлината за повишаване на температурата на парата бихте знаели как да я изчислите, но трябва да имате крайна температура.

Сега да отидем на упражнението. Нека започнем с т. А).

Да носи от -две0 ° С към 40 ° С края на елемента да се) Ще е необходимо да се добави топлината, необходима за затопляне на леда, топлината за топенето му, с топлината - която все още не сме изчислили - за пренасяне на течната вода от 0 да се 40 градуса.

Нека изчислим последното, което ще нарека Q1.

Q1 = 40 кг 1 (ккал / kg ° C) (40 ° C - 0 ° C ) = 1600 ккал

Следователно топлината, необходима за постигане на целта на артикула да се), Qa, ще бъде:

Qa = QH + QF + Q1

Qa = 400 ккал + 3200 ккал + 1600 ккал

Qa = 5200 ккал

Да отидем на елемента б).

Топлината, необходима за износването им 40 килограми лед до -двайсет начални градуси на пара (количество топлина, която ще извикам Qb) ще бъде сумата от количествата топлина, необходими за всеки етап от трансформацията.

За щастие вече ги изчислихме всички преди:

Qb = QH + QF + QL + QV

Qb = 400 ккал + 3200 ккал + 4000 ккал + 21 600 ккал

Qb = 29 200 ккал

И сега преминаваме към последния елемент, ° С).

Отново топлината, необходима за пренасянето им 40 килограми лед до -двайсет градуса, докато наполовина се изпари (количество топлина, която ще се обадя Qc) ще бъде сумата от количествата топлина, необходими за всеки етап от трансформацията.

Всички те се изчисляват с изключение на един, последният, който бихме могли да наречем Q2.

Въпрос 2 = m 2 L V

Въпрос 2 = 20 кг 540 (kcal / килограма)

Въпрос 2 =10.800 kcal

Сега да, количеството топлина Qc ще си струва:

Qc = 400 ккал + 3200 ккал + 4000 ккал + 10 800 ккал

Qc = 18 400 ккал

Предизвикателство: Защо толкова много видове са избрали изпотяване (изборът е един от начините да се каже) като основен метод за охлаждане?