Treść zadania

Najlepsze rozwiązanie

• 

  1 0

  antekL1 29.10.2018 (12:44)

  Zadanie 12.
  (a)
  Jedyną przemianą fazową jest proces topnienia lodu:
  faza stała (lód) przechodzi w ciekłą (woda z lodu).
  
  Przepływ ciepła:
  - ciepła woda (ta o masie m1) ochładza się od temperatury t1 do tk oddając ciepło Q1
  
  Q1 = m1 * c * (t1 - tk)
  
  - lód topi się w stałej temperaturze t2 POBIERAJĄC ciepło Q2.
  Powstająca woda ma temp. t2 = 0 stopni C
  
  Q2 = m2 * cL ; gdzie cL - nieznane ciepło topnienia lodu
  
  - woda z lodu (mająca masę m2 i temperaturę t2) ogrzewa się do temperatury tk
  POBIERAJĄC ciepło Q3
  
  Q3 = m2 * c * (tk - t2)
  ----------------------------------
  
  Bilans ciepła (oddane = pobrane) Q1 = Q2 + Q3
  ----------------------------------
  
  (b)
  Do powyższego bilansu ciepła wstawiamy Q1, Q2, Q3
  
  m1 * c * (t1 - tk) = m2 * cL + m2 * c * (tk - t2) ; z tego wyliczamy cL
  m2 * cL= m1 * c * (t1 - tk) - m2 * c * (tk - t2) ; i po kosmetyce algebraicznej:
  
  cL = c (t1 - tk) m1 / m2 - c (tk - t2)
  
  Podstawiamy dane liczbowe
  
  cL = 4200 * (40 - 0.15) * 100 / 50 + 4200 * (0.15 - 0) = 335370 J / kg
  
  Sprawdzamy wymiar wyniku:
  [ cL ] = J / (kg * K) * K = J / kg { "dżul na kilogram" }
  Wynik i wymiar zgadza się w przybliżeniu z danymymi, które można znaleźć w tablicach.
  =================================================
  
  Poza rozwiązaniem: UWAGA! W tym zadaniu wiemy, że cały lód sił stopił, bo końcowa temperatura była większa od zera. Ale gdyby zadaniu było takie: "Znamy ciepło topnienia lodu, obliczyć końcową temperaturę" to można wpaść w pułapkę. Wystarczy wziąć m2 = 100 g lodu aby z równania na bilans ciepła dostać ujemną odpowiedź (około MINUS 20 stopni), czyli ta mieszanka schłodzi się poniżej zera. :))
  Specjalnie to policzyłem, przyjmując cL = 335000 J / kg ; m1 =m2 = 100 g.
  
  Ten nonsens bierze się stąd, że milcząco zakładamy, że CAŁY lód się stopi. A jak lodu jest za dużo - to jest NIEPRAWDA. Nie można wtedy bezkrytycznie stosować równania na bilans ciepła, warto najpierw porównać ciepła Q1, Q2 ... itd. Ta pułapka może być zastawiana w trudniejszych zadaniach.
  =================================================
  
  W razie pytań albo jak sie pomyliłem pisz proszę na priv.

  Dodawanie komentarzy zablokowane - Zgłoś nadużycie

  • 

    Kamyk 29.10.2018 (23:05)

    Bardzo bardzo Panu dziękuję:)))