Sħana u bidla fil-fażi – problemi u soluzzjonijiet

1. Abbażi tal-graff, x'inhi s- sħana assorbita minn 5 kg ilma matul il-proċess CD? Sħana speċifika tal-ilma = 4,200 J/kg ^° C.

Magħruf: Sħana u bidla fil-fażi – problemi u soluzzjonijiet 1

Massa (m) = 5 kg

Sħana speċifika tal-ilma (c) = 4200 J/kg ^o C

Temperatura inizjali (T1 ₎ = 0 ^° C

Temperatura finali (T2 ₎ = 10 ^° C

Il-bidla fit-temperatura (ΔT) = 10 ^° C – 0 ^° C = 10 ^° C

Meħtieġ: Sħana (Q)

Soluzzjoni:

Q = mc ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ^o C)(10 ^o C) = (5)(4200 J)(10) = (50)(4200 J) = 210,000 Joules

2. X'inhi s-sħana assorbita minn 20 gramma ta' silġ matul il-proċess AC, jekk is-sħana speċifika tas-silġ hija 2100 J/kg ^° C u s-sħana tal-fużjoni għas-silġ hija 336,000 J/kg.

Sħana u bidla fil-fażi – problemi u soluzzjonijiet 2 Magħruf:

Massa tas-silġ (m) = 200 gramma = 200/1000 kilogramma = 0.2 kilogrammi

Sħana speċifika (c) = 2100 J/kg ^° C

Sħana tal-fużjoni għas-silġ (L _F ) = 336,000 J/kg

Meħtieġa: Sħana assorbita mis-silġ waqt il-proċess tal-AC

Soluzzjoni:

Matul il-proċess AB, is-sħana tiġi assorbita mis-silġ biex tbiddel it-temperatura tiegħu minn -10 ^° C għal 0 ^° C.

Q = mc ΔT

Q = sħana, m = massa tas-silġ, c = sħana speċifika tas-silġ, ΔT = il-bidla fit-temperatura

Q1 = mc ΔT = (0.2)(2100)(0-(-10) = ₍ 0.2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Joules

Matul il-proċess BC, is-sħana tiġi assorbita biex iddub is-silġ kollu f'ilma. F'dan il-proċess tinbidel biss fil-fażi u ma jkun hemm l-ebda bidla fit-temperatura. It-temperatura tas-silġ u tal-ilma tibqa' 0 ^° C.

Sħana assorbita matul il-proċess BC:

Q2 = m L _F = (0.2 kg)(336,000 J/kg) = 67,200 _Joules

Sħana assorbita matul il-proċess tal-AC:

Q = _Q1 + Q2 ₌ 4200 Joules + 67,200 Joules = 71,400 Joules

3. Ilma ta' 2 kg jissaħħan, u s-sħana tal-vaporizzazzjoni għall-ilma = 2.27 x 10⁶ ^J /kg, sħana speċifika għall-ilma = 4,200 J/kg ^° C u l-pressjoni atmosferika hija ta' 1 atm, x'inhi s-sħana assorbita mill-ilma matul il-proċess BC?

Magħruf: Sħana u bidla fil-fażi – problemi u soluzzjonijiet 3

Massa (m) = 2 kg

Sħana tal-vaporizzazzjoni għall-ilma (L _V ) = 2.27 x 10 ⁶ J/kg

Sħana speċifika għall-ilma (c) = 4,200 J/kg ^o C

Meħtieġ: Sħana assorbita matul il-proċess BC.

Soluzzjoni:

Fil-proċess AB, is-sħana tiġi assorbita biex tiżdied it-temperatura tal-ilma minn 60 ^° C għal 100 ^° C.

Q = m L _V = (2 kg)(2.27 x 10⁶ ^J /kg) = 4.54 x 10⁶ ^Joules = 4540 x ^10⁶ Joules = 4540 kilo Joules

4. Abbażi tal-figura t'hawn taħt, jekk il-massa tas-silġ hija ta' 500 gramma, is-sħana speċifika hija ta' 2100 J/kg ^° C u s-sħana latenti tal-fużjoni tas-silġ hija ta' 336,000 J/kg. Iddetermina s-sħana meħtieġa fil-proċess P–Q–R.

Magħruf: Sħana u bidla fil-fażi – problemi u soluzzjonijiet 5

Massa tas-silġ (m) = 500 gramma = 500/1000 kg = 0.5 kg

Sħana speċifika għas-silġ (c) = 2100 J/kg ^o C

Sħana latenti tal-fużjoni (L _F ) = 336,000 J/kg

Meħtieġ: Sħana

Soluzzjoni:

Proċess PQ = sħana assorbita biex tgħolli t-temperatura tas-silġ minn -4 ^° C għal 0 ^° C

Proċess QR = sħana assorbita mis-silġ biex idub is-silġ kollu f'ilma

Is-sħana assorbita matul il-proċess PQ ikkalkulata bl-użu tal-ekwazzjoni:

Q = mc ΔT

Q = sħana, m = massa, c = sħana speċifika tas-silġ, ΔT = il-bidla fit-temperatura

Is-silġ assorbit bis-sħana matul il-proċess PQ ikkalkulat bl-użu ta' din l-ekwazzjoni:

Q = (0.5 kg)(2100 J/kg ^o C)(0 ^o C-(-4 ^o C))

Q = (0.5 kg)(2100 J/kg ^o C)(0 ^o C + 4 ^o C)

Q = (0.5 kg)(2100 J/kg ^o C)(4 ^o C)

Q = (0.5)(2100 J)(4)

Q = 4200 Joule

Is-sħana assorbita matul il-proċess QR ikkalkulata bl-użu ta' din l-ekwazzjoni:

Q = m L _F

Q = (0.5 kg)(336,000 J/kg)

Q = (0.5)(336,000 J)

Q = 168,000 Joule

Sħana totali:

Q = 4200 Joules + 168,000 Joules

Q = 172,200 Joule

Q = 172.2 kilo Joule

Q = 172.2 kJ

5. Silġ b'massa ta' 50 gramma msaħħan minn -5 ^° C f'ilma f'60 ^° C. Jekk is-sħana tal-fużjoni għas-silġ hija 80 kal/gramma, is-sħana speċifika għas-silġ hija 0.5 kal/gramma ^° C, is-sħana speċifika għall-ilma hija 1 kal/gramma ^° C, iddetermina s-sħana meħtieġa fil-proċess CD.

Magħruf:

Massa tas-silġ = massa tal-ilma (m) = 50 gramma Sħana u bidla fil-fażi – problemi u soluzzjonijiet 6

Sħana latenti tal-fużjoni għas-silġ (L _F ) = 80 kal/gramma

Sħana speċifika għas-silġ (c silġ) = 0.5 kal/gramma ^o C

Sħana speċifika għall-ilma (c ilma) = 1 kal/gramma ^o C

Meħtieġa: Sħana fil-proċess CD

Soluzzjoni:

Fil-proċess A sa B, is-sħana tintuża biex tgħolli t-temperatura tas-silġ minn -5 ^° C għal 0 ^° C. Is-sħana hija kkalkulata bl-użu ta' din l-ekwazzjoni: Q = mc ΔT, fejn Q = sħana, m = massa tas-silġ, c = sħana speċifika għas-silġ, ΔT = il-bidla fit-temperatura minn -5 ^° C għal 0 ^° C.

Fil-proċessi B sa C, is-sħana tintuża biex iddub is-silġ kollu f'ilma. F'dan il-proċess, it-temperatura ma tinbidilx. Is-sħana hija kkalkulata bl-użu ta' din l-ekwazzjoni: Q = m L _F , fejn Q = sħana, m = massa tas-silġ, L _F = sħana latenti tal-fużjoni tas-silġ.

Fil-proċess C sa D, is-sħana tintuża biex tgħolli t-temperatura tal-ilma minn 0 ^° C għal 60 ^° C. Is-sħana tiġi kkalkulata bl-użu ta' din l-ekwazzjoni: Q = mc₂ΔT, fejn Q = sħana, m = massa tal-ilma, c = sħana speċifika tal-ilma, ΔT = il-bidla fit-temperatura minn 0 ^° C għal 60 ^° C.

Is-sħana meħtieġa mill-proċess C sa D:

Q = mc ΔT = (50 gramma)(1 kal/gramma ^o C)(60 ^o C-0 ^o C) = (50)(1)(60) kal = 3000 kal

6. Jekk il-massa tas-silġ hija ta' 1 kg, is-sħana speċifika tas-silġ hija ta' 2100 J/kg ^oC , is-sħana latenti tal-fużjoni għas-silġ hija ta' 336,000 J/kg u s-sħana speċifika tal-ilma hija ta' 4200 J/kg ^oC , imbagħad iddetermina s-sħana meħtieġa fil-proċess PQR.

Magħruf:

Massa tas-silġ = 1 kg Sħana u bidla fil-fażi – problemi u soluzzjonijiet 7

Sħana latenti tal-fużjoni tas-silġ (L _F ) = 336,000 J/kg

Sħana speċifika tas-silġ (c silġ) = 2,100 J/kg ^o C

Sħana speċifika tal-ilma (c ilma) = 4,200 J/kg ^o C

Meħtieġa: Sħana fil-proċess PQR

Soluzzjoni:

Fil-proċess minn P sa Q, is-sħana tintuża biex tgħolli t-temperatura tas-silġ minn -5 ^° C għal 0 ^° C. Is-sħana tiġi kkalkulata bl-użu ta' din l-ekwazzjoni: Q = mc₂ΔT, fejn Q = sħana , m = massa tas-silġ , c = sħana speċifika tas-silġ, ΔT = il-bidla fit-temperatura minn -5 ^° C għal 0 ^° C.

Sħana meħtieġa fil-proċess P sa Q:

Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Joules

Fil-proċess minn Q sa R, is-sħana meħtieġa biex iddub is-silġ kollu f'ilma. F'dan il-proċess, it-temperatura ma tinbidilx. Is-sħana hija kkalkulata bl-użu ta' din l-ekwazzjoni: Q = m L _F , fejn Q = sħana , m = massa tas-silġ , L _F = sħana latenti tal-fużjoni tas-silġ.

Sħana meħtieġa fil-proċess Q sa R:

Q = m L _F = (1)(336,000) = 336,000 Joules

Sħana totali:

10,500 + 336,000 = 346,500 Joules

X'inhi s-sħana latenti?
- TweġibaIs-sħana latenti hija l-enerġija tas-sħana meħtieġa biex tinbidel il-fażi ta' sustanza mingħajr ma tinbidel it-temperatura tagħha. Tirrappreżenta l-enerġija meħtieġa biex jinkisru jew jiġu ffurmati rabtiet intermolekulari waqt bidliet fil-fażi.
Għaliex it-temperatura tibqa' kostanti waqt bidla fil-fażi?
- TweġibaWaqt bidla fil-fażi, l-enerġija tas-sħana kollha pprovduta jew imneħħija tintuża biex tinbidel il-fażi tas-sustanza. Din l-enerġija tintuża biex tkisser jew tifforma rabtiet intermolekulari, mhux biex iżżid l-enerġija kinetika jew it-temperatura tas-sustanza.
X'inhi d-differenza bejn is-sħana latenti tal-fużjoni u s-sħana latenti tal-vaporizzazzjoni?
- TweġibaIs-sħana latenti tal-fużjoni tirreferi għall-enerġija tas-sħana meħtieġa biex sustanza tinbidel minn solida għal likwida (jew viċi versa) fil-punt tat-tidwib tagħha. Is-sħana latenti tal-vaporizzazzjoni tirreferi għall-enerġija tas-sħana meħtieġa biex sustanza tinbidel minn likwida għal gass (jew viċi versa) fil-punt tat-togħlija tagħha.
Għaliex inħossu l-bard meta noħorġu minn pixxina f'ġurnata bir-riħ, anke jekk it-temperatura tal-arja tkun sħuna?
- TweġibaHekk kif l-ilma jevapora minn ġilda tagħna, jgħaddi minn bidla fil-fażi minn likwidu għal fwar. Dan il-proċess jeħtieġ enerġija, li tittieħed minn ġilda tagħna fil-forma ta’ sħana, u b’hekk il-ġilda tagħna tħossha aktar friska.
Għaliex il-fwar f'100°C huwa aktar perikoluż mill-ilma jagħli f'100°C?
- TweġibaIl-fwar fih aktar enerġija mill-ilma jagħli għax ikun assorba s-sħana latenti tal-vaporizzazzjoni matul il-bidla fil-fażi mill-ilma għall-fwar. Meta l-fwar jikkondensa fuq il-ġilda, jirrilaxxa din l-enerġija żejda, u jikkawża ħruq aktar severi mill-ilma jagħli.
Kif iżżid il-melħ mas-silġ biex tnaqqas il-punt tat-tidwib tiegħu?
- TweġibaIż-żieda tal-melħ tfixkel l-ekwilibriju bejn it-tidwib u l-iffriżar tat-taħlita tas-silġ u l-ilma. Dan jikkawża li aktar silġ idub f'temperatura aktar baxxa mis-soltu, u b'hekk inaqqas b'mod effettiv il-punt tal-iffriżar tat-taħlita.
Għaliex l-għaraq jgħin biex ikessaħ il-ġisem f'ġurnata sħuna?
- TweġibaL-għaraq, meta jevapora mill-ġilda, jgħaddi minn bidla fil-fażi minn likwidu għal gass. Dan il-proċess ta' evaporazzjoni jeħtieġ enerġija, li tittieħed mill-ġilda, u b'hekk tkessaħha.
X'inhi s-sublimazzjoni fil-kuntest tal-bidliet fil-fażi?
- TweġibaIs-sublimazzjoni hija l-bidla diretta tal-fażi minn solidu għal gass mingħajr ma tgħaddi mill-fażi likwida. Eżempju komuni huwa s-silġ niexef (dijossidu tal-karbonju solidu) li jittrasforma direttament f'gass tad-dijossidu tal-karbonju.
Għaliex hija meħtieġa l-enerġija tas-sħana biex iddub is-silġ anke jekk it-temperatura tibqa' 0°C?
- TweġibaL-enerġija tas-sħana tintuża biex tkisser ir-rabtiet intermolekulari li jżommu s-silġ fl-istruttura solida tiegħu. Ladarba dawn ir-rabtiet jinkisru, is-silġ jgħaddi għall-fażi likwida, anke jekk ma jkun hemm l-ebda bidla fit-temperatura.
Kif il-pressjoni taffettwa l-punt tat-togħlija ta' likwidu?

TweġibaĠeneralment, iż-żieda fil-pressjoni esterna tgħolli l-punt tat-togħlija ta' likwidu, filwaqt li t-tnaqqis fil-pressjoni jbaxxi l-punt tat-togħlija. Huwa għalhekk li l-ilma jagħli f'temperaturi inqas minn 100°C f'altitudnijiet għoljin, fejn il-pressjoni atmosferika hija aktar baxxa.