1) Какое количество теплоты необходимо для обращения в пар воды массой 10 граммов, спирта массой 2 грамма, эфира массой 8 граммов, если каждая жидкость нагрета до температуры кипения? 2) Сколько энергии приобретет при плавлении кусок свинца массой 0,5 кг при температуре 27 градусов Цельсия?

Давай разберём задачу шаг за шагом. Здесь два отдельных вопроса, оба связаны с теплотой, фазовыми переходами и нагревом.

Задача 1. Количество теплоты для превращения жидкостей в пар

Нам даны массы жидкостей:

• Вода: 10 г = 0,01 кг

• Спирт (этанол): 2 г = 0,002 кг

• Эфир (этилацетат или диэтиловый эфир, предположим диэтиловый эфир): 8 г = 0,008 кг

Каждую жидкость нужно сначала нагреть до температуры кипения, а затем испарить. Формула для этого процесса:

где:

• $m$ — масса, кг

• $c$ — удельная теплоёмкость жидкости, Дж/(кг·°C)

• $\Delta T$ — разница температур (температура кипения минус начальная температура, предположим комнатная 20 °C)

• $L$ — удельная теплота парообразования, Дж/кг

Данные (приблизительные):

Вода:

Считаем по шагам:

1. Нагрев: $0,01 \cdot 4180 \cdot 80 = 3344 \text{ Дж}$

2. Испарение: $0,01 \cdot 2{,}26 \cdot 10^6 = 22600 \text{ Дж}$

Итого: $Q_\text{вода} \approx 25944 \text{ Дж} \approx 26 \text{ кДж}$

Спирт:

1. Нагрев: $0,002 \cdot 2440 \cdot 58 = 283 \text{ Дж}$

2. Испарение: $0,002 \cdot 840000 = 1680 \text{ Дж}$

Итого: $Q_\text{спирт} \approx 1963 \text{ Дж} \approx 2,0 \text{ кДж}$

Эфир:

1. Нагрев: $0,008 \cdot 2440 \cdot 15 = 292,8 \text{ Дж}$

2. Испарение: $0,008 \cdot 360000 = 2880 \text{ Дж}$

Итого: $Q_\text{эфир} \approx 3172,8 \text{ Дж} \approx 3,17 \text{ кДж}$

✅ Ответ для задачи 1:

• Вода: ≈ 26 кДж

• Спирт: ≈ 2 кДж

• Эфир: ≈ 3,2 кДж

Задача 2. Энергия, приобретённая свинцом при плавлении

Дано:

• Масса $m = 0,5$ кг

• Начальная температура $T = 27$ °C

• Температура плавления свинца $T_\text{пл} = 327$ °C

• Удельная теплоёмкость свинца $c \approx 128 \text{ Дж/кг·°C}$

• Удельная теплота плавления $L_\text{пл} \approx 24,5 \cdot 10^3 \text{ Дж/кг}$

Энергия на нагрев до температуры плавления:

Энергия на плавление: