5) Hány kalóriát igényel egy 40 kg-os jégtömb –20 ° C-on, hogy normál légköri nyomáson átjuthasson az állapotba:

cabrera

a) folyadék 40 ° C-on.
b) gőz 100 ° C-on.
c) 20 kg. folyadék 100 ° C-on egyensúlyban a gőzével.
(Lf = 80 cal/g; Lv = 540 cal/g és c, jég = 0,5 cal/g ° C)

Ez a gyakorlat egyszerű. de alapvető. Mentsük el a gyakorlatot utoljára. Először a víz fűtési görbéjét mutatom be, amely független attól a víztömegtől, amelyet melegítünk (mivel nem állítottam be a víztest által befogadott hő értékét).

A lényeg az, hogy elérve a 0 ° C a grafikon ellaposodik, és megmutatja, hogy a hőmérséklet megáll. Nem arról van szó, hogy a hőbevitel megszűnt volna. az, hogy a jég olvad. A grafikon vízszintes szakaszai (zöld szakasz) az állapotváltozásokat ábrázolják.

Amikor a jég teljes tömege megolvadt, a víz csak ezután kezdte megemelni a hőmérsékletét (égi szakasz). Ha észreveszi, az égi szakasz meredeksége (dőlése) meglehetősen kisebb, mint a vörös szakaszé. Ez azt írja le nekünk, hogy a folyékony vizet "nehezebb" felmelegíteni, mint a szilárd vizet. Valójában a folyékony víz az egyik legnehezebben melegíthető anyag. sok hővel kell ellátni, hogy a hőmérséklete változó legyen.

Elérve a 100 ° C a grafikon ismét vasalt. Ez egy újabb állapotváltozás: folyadékról gázra. Mindjárt az elején, amikor a víz eléri a 100 ° C, megszakítja a forrást, és míg a víz forr, addig párolog. Ha a hőáramot állandó értéken tartjuk, akkor az a szakasz, amely ezt az állapotváltozást képviseli, ugyanolyan hosszú, mint én - a zöldhez képest. Ez egy másik szokatlan jellemzője a víznek: annyi hőre van szüksége, hogy elpárologjon. A lényeg az, hogy ezért főzhetjük a tésztát kissé könnyedén. Nagymamám, amint forrni kezdett, lecsökkentette az égő hőjét, és így az egyeneset a hosszú helyett nagyon hosszúvá tette, majd magabiztosan tette a zöldségeket, hogy anélkül, hogy veszélyt jelentene, egy másik feladatnak szentelheti magát. a víz teljesen elpárolog és az étel elromlik.

A többit nem könnyű elvégezni a konyhában, de ha megtartanánk a gőzt a melegítéséhez, a grafikon nagyon hasonlít a jégéhez, mivel nagyjából ugyanannyi hőre van szükség ahhoz, hogy ugyanolyan növekedést érjen el a hőfok. (lila szakasz).

Kiszámítom az egész folyamat során szükséges hőmennyiséget ehhez a tömeghez 40 kg .

Az első hőmennyiség, amit hívni fogok Q H, kiszámítása így történik:

Q H = m c H . (T FH - T 0H )

Q H = 40 kg 0,5 (kcal / kg ° C) (0 ° C + két0 ° C )

Q H = 400 kcal

A teljes jég megolvadásához szükséges hőmennyiség, Q F:

Q F = m L F

Q F = 40 kg 80 (kcal / kg)

Q F = 3.200 kcal

A már folyékony víz elvezetéséhez szükséges hőmennyiség 0 nak nek 100 fok, Q L:

Q L = m c L . (T FL - T 0L )

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

Q L = 4000 kcal

A negyven liter víz teljes elpárologtatásához szükséges hőmennyiség, Q V:

Q V = m L V

Q V = 40 kg 540 (kcal / kg)

Q V = 21,600 kcal

A gőz hőmérsékletének emeléséhez szükséges hő tudná, hogyan kell kiszámítani, de meg kell adnia a végső hőmérsékletet.

Most menjünk a gyakorlatra. Kezdjük az a) ponttal.

Hordozni -két0 ° C hoz 40 ° C tétel vége nak nek) Hozzá kell adnunk a jég felmelegítéséhez szükséges hőt, az olvadáshoz szükséges hőt a hővel - amelyet még nem számoltunk ki - a folyékony víz elvezetésére 0 nak nek 40 fok.

Számítsuk ki az utóbbit, amit hívni fogok Q1.

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

Ezért az elem céljának eléréséhez szükséges hő nak nek), Qa, lesz:

Qa = Gyors útmutatás + QF + Q1

Qa = 400 kcal + 3.200 kcal + 1600 kcal

Qa = 5,200 kcal

Menjünk az elemhez b).

Azoknak a viseléséhez szükséges hő 40 kiló jég -húsz kezdeti fok gőzölni (hőmennyiség, amit felhívok Qb) az átalakulás minden szakaszához szükséges hőmennyiségek összege lesz.

Szerencsére már korábban kiszámoltuk őket:

Qb = Gyors útmutatás + QF + QL + QV

Qb = 400 kcal + 3.200 kcal + 4000 kcal + 21,600 kcal

Qb = 29,200 kcal

És most folytatjuk az utolsó tételt, a c).

Ismét az a hő, ami az ezek szállításához szükséges 40 kiló jég -húsz fokig, amíg a fele el nem párolog (hőmennyiség, amit felhívok Qc) az átalakulás minden szakaszához szükséges hőmennyiségek összege lesz.

Mindet kiszámítják, kivéve az egyiket, az utolsót, amit hívhatunk Q2.

2. kérdés = m 2 L V

2. kérdés = 20 kg 540 (kcal / kg)

2. kérdés =10.800 kcal

Most igen, a hőmennyiség Qc érdemes lesz:

Qc = 400 kcal + 3.200 kcal + 4000 kcal + 10 800 kcal

Qc = 18,400 kcal

Kihívás: Miért választott annyi faj a verejtékezésre (a választás az egyik mondanivaló), mint a hűtés alapvető módszere?