КР-2. Изменение агрегатных состояний вещества I Вариант 1 1. Рассчитайте количество теплоты, которое необходимо для обращения в пар 250 г воды, взятой при температуре 100 °C. 2. Свинцовый брусок имеет массу 400 г и температуру 327 °С. Какое количество теплоты выделится при его кристаллизации? 3. Какое количество теплоты выделяется при конденсации и дальнейшем охлаждении до 18 °C 2 г спирта? 4. Определите количество теплоты, необходимое для обращения в пар 8 кг эфира, взятого при температуре 10 °C. 5. Какая энергия выделится при отвердевании 2,5 кг серебра, взятого при температуре плавления, и его дальней- 160°C

Решим задачи по порядку: 1. Для обращения в пар 250 г воды, взятой при температуре 100 °C, необходимо рассчитать количество теплоты, необходимое для парообразования. Удельная теплота парообразования воды $$L = 2.26 \cdot 10^6 \text{Дж/кг}$$. Масса воды $$m = 250 \text{ г} = 0.25 \text{ кг}$$. Количество теплоты $$Q = m \cdot L = 0.25 \text{ кг} \cdot 2.26 \cdot 10^6 \text{Дж/кг} = 5.65 \cdot 10^5 \text{Дж} = 565 \text{кДж}$$. Ответ: $$Q = 565 \text{ кДж}$$. 2. Для свинцового бруска массой 400 г и температурой 327 °С (температура кристаллизации) необходимо рассчитать количество теплоты, которое выделится при кристаллизации. Удельная теплота плавления свинца $$\lambda = 0.25 \cdot 10^5 \text{Дж/кг}$$. Масса свинца $$m = 400 \text{ г} = 0.4 \text{ кг}$$. Количество теплоты $$Q = m \cdot \lambda = 0.4 \text{ кг} \cdot 0.25 \cdot 10^5 \text{Дж/кг} = 1 \cdot 10^4 \text{Дж} = 10 \text{ кДж}$$. Ответ: $$Q = 10 \text{ кДж}$$. 3. Для 2 г спирта при конденсации и дальнейшем охлаждении до 18 °C необходимо рассчитать количество теплоты, которое выделится. Сначала спирт конденсируется при температуре кипения, затем охлаждается до 18 °C. Температура кипения спирта $$T_{\text{кип}} = 78 \text{ °C}$$. Удельная теплота парообразования спирта $$L = 0.9 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг}$$. Удельная теплоемкость спирта $$c = 2400 \text{ Дж/(кг °C)}$$. Масса спирта $$m = 2 \text{ г} = 0.002 \text{ кг}$$. Теплота при конденсации $$Q_1 = m \cdot L = 0.002 \text{ кг} \cdot 0.9 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} = 1800 \text{ Дж}$$. Теплота при охлаждении $$Q_2 = m \cdot c \cdot (T_{\text{кип}} - T_{\text{конечная}}) = 0.002 \text{ кг} \cdot 2400 \text{ Дж/(кг °C)} \cdot (78 \text{ °C} - 18 \text{ °C}) = 0.002 \cdot 2400 \cdot 60 = 288 \text{ Дж}$$. Общее количество теплоты $$Q = Q_1 + Q_2 = 1800 \text{ Дж} + 288 \text{ Дж} = 2088 \text{ Дж}$$. Ответ: $$Q = 2088 \text{ Дж}$$. 4. Для обращения в пар 8 кг эфира, взятого при температуре 10 °C, необходимо рассчитать количество теплоты. Сначала эфир нагревается до температуры кипения, затем испаряется. Температура кипения эфира $$T_{\text{кип}} = 34.6 \text{ °C}$$. Удельная теплоемкость эфира $$c = 2350 \text{ Дж/(кг °C)}$$. Удельная теплота парообразования эфира $$L = 0.35 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг}$$. Масса эфира $$m = 8 \text{ кг}$$. Теплота при нагревании $$Q_1 = m \cdot c \cdot (T_{\text{кип}} - T_{\text{начальная}}) = 8 \text{ кг} \cdot 2350 \text{ Дж/(кг °C)} \cdot (34.6 \text{ °C} - 10 \text{ °C}) = 8 \cdot 2350 \cdot 24.6 = 461280 \text{ Дж}$$. Теплота при парообразовании $$Q_2 = m \cdot L = 8 \text{ кг} \cdot 0.35 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} = 2800000 \text{ Дж}$$. Общее количество теплоты $$Q = Q_1 + Q_2 = 461280 \text{ Дж} + 2800000 \text{ Дж} = 3261280 \text{ Дж} = 3261.28 \text{ кДж}$$. Ответ: $$Q = 3261.28 \text{ кДж}$$. 5. Для 2,5 кг серебра, взятого при температуре плавления (962 °C) и дальнейшем охлаждении до 160 °C, необходимо рассчитать энергию, которая выделится. Сначала серебро отвердевает, затем охлаждается. Температура плавления серебра $$T_{\text{пл}} = 962 \text{ °C}$$. Удельная теплота плавления серебра $$\lambda = 0.88 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$$. Удельная теплоемкость серебра $$c = 230 \text{ Дж/(кг °C)}$$. Масса серебра $$m = 2.5 \text{ кг}$$. Теплота при отвердевании $$Q_1 = m \cdot \lambda = 2.5 \text{ кг} \cdot 0.88 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг} = 220000 \text{ Дж}$$. Теплота при охлаждении $$Q_2 = m \cdot c \cdot (T_{\text{пл}} - T_{\text{конечная}}) = 2.5 \text{ кг} \cdot 230 \text{ Дж/(кг °C)} \cdot (962 \text{ °C} - 160 \text{ °C}) = 2.5 \cdot 230 \cdot 802 = 461150 \text{ Дж}$$. Общее количество теплоты $$Q = Q_1 + Q_2 = 220000 \text{ Дж} + 461150 \text{ Дж} = 681150 \text{ Дж} = 681.15 \text{ кДж}$$. Ответ: $$Q = 681.15 \text{ кДж}$$.