Номер 219, страница 39 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Дано:

График зависимости количества теплоты $\text{Q}$ от массы $\text{m}$.

Масса пара для конденсации $m = 8,0$ кг.

Из графика: при массе жидкости $m_1 = 4,0$ кг необходимое количество теплоты $Q_1 = 2,0$ МДж.

Перевод в систему СИ:

$Q_1 = 2,0 \text{ МДж} = 2,0 \cdot 10^6 \text{ Дж}$

Найти:

1. Для какой жидкости построен график?

2. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации, $Q_{конд}$ - ?

Решение:

Процесс перевода жидкости в газообразное состояние при температуре кипения называется парообразованием. Количество теплоты $\text{Q}$, необходимое для этого, вычисляется по формуле:

$Q = L \cdot m$

где $\text{L}$ – удельная теплота парообразования, которая является постоянной величиной для данного вещества, а $\text{m}$ – масса жидкости.

Из этой формулы можно выразить удельную теплоту парообразования:

$L = \frac{Q}{m}$

Эта величина соответствует тангенсу угла наклона (или просто коэффициенту наклона) прямой на данном графике.

Определение жидкости, для которой построен график

Для определения удельной теплоты парообразования $\text{L}$ воспользуемся данными из графика. Возьмем точку, в которой масса жидкости $m_1 = 4,0$ кг, а затраченное количество теплоты $Q_1 = 2,0$ МДж $= 2,0 \cdot 10^6$ Дж.

Рассчитаем $\text{L}$:

$L = \frac{Q_1}{m_1} = \frac{2,0 \cdot 10^6 \text{ Дж}}{4,0 \text{ кг}} = 0,5 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$

Теперь сравним полученное значение с табличными значениями удельной теплоты парообразования для различных жидкостей. Табличное значение для ацетона составляет $L_{ацетона} \approx 0,52 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$. Так как наше значение очень близко к этому, можно заключить, что график построен для ацетона (возможно, с округлением табличного значения).

Ответ: График построен для ацетона.

Вычисление количества теплоты, выделяющееся при конденсации массы m = 8,0 кг пара этой жидкости

Конденсация – это процесс, обратный парообразованию, при котором пар переходит в жидкое состояние. При этом выделяется такое же количество теплоты, которое было поглощено при испарении той же массы вещества. Таким образом, количество теплоты $Q_{конд}$, выделяющееся при конденсации, рассчитывается по той же формуле:

$Q_{конд} = L \cdot m$

Подставим известные значения: массу пара $m = 8,0$ кг и удельную теплоту парообразования $L = 0,5 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$, найденную из графика.

$Q_{конд} = (0,5 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}) \cdot 8,0 \text{ кг} = 4,0 \cdot 10^6 \text{ Дж}$

Переведем результат в мегаджоули, чтобы соответствовать единицам на графике:

$Q_{конд} = 4,0 \text{ МДж}$

Ответ: При конденсации 8,0 кг пара этой жидкости выделится 4,0 МДж теплоты.