Treść zadania

Najlepsze rozwiązanie

• 

  1 0

  antekL1 19.2.2017 (08:32)

  Zadanie 1.
  Do oznaczeń wielkości z zadania (różnych ciepeł) dopiszmy jeszcze:
  m = 5 kg - masa lodu
  tz = -10 stopni C - temperatura zimnego lodu
  t0 = 0 stopni C - temperatura topnienia lodu
  tw = 100 stopni C - temperatura wrzenia wody.
  
  Musimy dostarczyć energię do czterech procesów:
  
  1) Ciepło Q1 na ogrzanie lodu od -10 do 0 stopni. Używamy ciepła cw_lodu
  
  Q1 = m cw_lodu (t0 - tz) = 5 * 2100 * [ 0 - (-10) ] = 105000 J
  
  2) Ciepło Q2 na stopienie lodu. Używamy ciepła L, tutaj NIE ma zmian temperatury!
  
  Q2 = m L = 5 * 334000 = 1670000 J
  
  3) Ciepło Q3 na podgrzanie wody do temperatury wrzenia. Używamy cw_wody
  
  Q3 = m cw_wody (tw - t0) = 5 * 4200 * (100 - 0) = 2100000 J
  
  4) Ciepło Q4 na odparowanie POŁOWY [ stąd 1/2 poniżej ] wody.
  Używamy ciepła R. Podobnie jak przy topnieniu przy parowaniu NIE ma zmian temperatury.
  
  Q4 = (1/2) m R = (1/2) * 5 * 2300000 = 5750000 J
  
  Dodajemy wszystkie potrzebne ciepła aby policzyć szukaną energię E
  
  E = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 105000 + 1670000 + 2100000 + 5750000
  
  Wychodzi: E = 9625000 J.
  
  Wymiar wyniku jest oczywisty, przy ciepłach właściwych mnożymy J / (kg * K) przez masę w kg i różnicę temperatur, przy ciepłach topnienia i parowania mnożymy J / kg tylko przez masę w kg.
  
  Zwróć proszę uwagę jak duży wkład do końcowej energii ma proces parowania!
  Ciepło parowania wody jest naprawdę duże. Tak samo dużo energii oddaje proces skraplania się pary wodnej i dlatego łatwiej poparzyć się (niewidoczną) parą znad wrzątku niż samym wrzątkiem.
  PS: Podane ciepło właściwe pary wodnej nie jest potrzebne.
  ================================================
  
  Zadanie 2.
  Oznaczenia:
  tz = 10 C - temperatura zimnej wody
  mz = 100 kg - masa zimnej wody
  tg - temperatura gorącej wody, do policzenia
  mg = 50 kg - masa gorącej wody
  t = 40 C - końcowa temperatura mieszaniny.
  cw - ciepło właściwe wody, skróci się
  
  Przyjmujemy, że 1 litr wody waży 1 kg niezależnie od temperatury (to jest przybliżenie, ale dość niezłe na potrzeby tego zadania)
  
  Mamy dwa procesy:
  
  1) Zimna woda ogrzewa się od temperatury tz do t, pobierając ciepło Q1
  
  Q1 = mz cw (t - tz)
  
  2) Gorąca woda oddaje ciepło Q2 ochładzając się od temperatury tg do t
  
  Q2 = mg cw (tg - t)
  
  Te ciepła są sobie równe: bilans ciepła: Q1 = Q2 więc:
  
  mz cw (t - tz) = mg cw (tg - t) ; skracamy cw, liczymy z tego równania "tg"
  
  tg = t + (mz / mg) (t - tz) = 40 + (100 / 50) * (40 - 10) = 100 stopni C
  
  Końcowy wynik napisałem w takiej postaci żeby było widać, że kg masy się skracają i wymiarem wyniku są stopnie Celsjusza.
  ================================================

  Dodawanie komentarzy zablokowane - Zgłoś nadużycie