Issiqlik va faza o'zgarishi - muammolar va yechimlar

Issiqlik va faza o'zgarishi - muammolar va yechimlar

1. Grafikka asoslanib, CD jarayonida 5 kg suv qancha issiqlikni yutadi? Suvning solishtirma issiqligi = 4,200 J/kg o C.

Ma'lum:Issiqlik va faza o'zgarishi – muammolar va yechimlar 1

Massa (m) = 5 kg

Suvning solishtirma issiqlik sig'imi (c) = 4200 J/kg o C

Boshlang'ich harorat (T1 ) = 0 o C

Yakuniy harorat (T2 ) = 10 o C

Haroratning o'zgarishi (ΔT) = 10 o C – 0 o C = 10 o C

Istalgan: Issiqlik (Q)

yechim:

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

2. Agar muzning solishtirma issiqligi 2100 J/kg o C va muzning erish issiqligi 336,000 J/kg bo'lsa, AC jarayonida 20 gramm muz yutgan issiqlik qancha?

Issiqlik va faza o'zgarishi – muammolar va yechimlar 2Ma'lum:

Muzning massasi (m) = 200 gramm = 200/1000 kilogramm = 0.2 kilogramm

Solishtirma issiqlik sig'imi (c) = 2100 J/kg o C

Muzning erish issiqligi (LF ) = 336 000 J/kg

Kerakli: Konditsioner jarayonida muz tomonidan yutilgan issiqlik

yechim:

AB jarayonida muzning harorati -10 o C dan 0 o C gacha o'zgarishi uchun issiqlik yutiladi.

Q = mc ΔT

Q = issiqlik, m = muz massasi, c = muzning solishtirma issiqlik sig'imi, ΔT = haroratning o'zgarishi

Q 1 = mc ΔT = (0.2)(2100)(0-(-10) = (0.2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Joul

BC jarayonida barcha muzni suvga aylantirish uchun issiqlik yutiladi. Bu jarayonda faqat faza o'zgaradi va harorat o'zgarmaydi. Muz va suv harorati 0 o C darajasida qoladi.

Jarayon davomida yutiladigan issiqlik BC:

Q 2 = m L F = (0.2 kg)(336 000 J/kg) = 67 200 Joul

AC jarayonida yutilgan issiqlik:

Q = Q 1 + Q 2 = 4200 Joul + 67,200 Joul = 71,400 Joul

3. 2 kg og'irlikdagi suv qizdirildi va suvning bug'lanish issiqligi = 2.27 x 106 J /kg, suvning solishtirma issiqlik sig'imi = 4,200 J/kg o C va atmosfera bosimi 1 atm, BC jarayonida suv qancha issiqlikni yutadi?

Ma'lum:Issiqlik va faza o'zgarishi – muammolar va yechimlar 3

Massa (m) = 2 kg

Suvning bug'lanish issiqligi (L V ) = 2.27 x 106 J/kg

Suv uchun solishtirma issiqlik sig'imi (c) = 4,200 J/kg o C

Kerakli: Jarayon davomida BC davomida yutilgan issiqlik.

yechim:

AB jarayonida suv haroratini 60 o C dan 100 o C gacha oshirish uchun issiqlik yutiladi.

Q = m L V = (2 kg)(2.27 x 10 6 J/kg) = 4.54 x 10 6 Joul = 4540 x 10 3 Joul = 4540 kilo Joul

4. Quyidagi rasmga asoslanib, agar muzning massasi 500 gramm bo'lsa, solishtirma issiqlik sig'imi 2100 J/kg o C va muzning erishi natijasida hosil bo'ladigan yashirin issiqlik sig'imi 336 000 J/kg ga teng. P–Q–R jarayonida zarur bo'lgan issiqlikni aniqlang.

Ma'lum:Issiqlik va faza o'zgarishi – muammolar va yechimlar 5

Muzning massasi (m) = 500 gramm = 500/1000 kg = 0.5 kg

Muz uchun solishtirma issiqlik sig'imi (c) = 2100 J/kg o C

Yashirin erish issiqligi (L₂F₂ ) = 336 000 J/kg

Istalgan: Issiqlik

yechim:

Jarayon PQ = muz haroratini -4 o C dan 0 o C gacha ko'tarish uchun yutilgan issiqlik

QR jarayoni = barcha muzni suvga aylantirish uchun muz tomonidan yutilgan issiqlik

Jarayon davomida yutilgan issiqlik PQ quyidagi tenglama yordamida hisoblanadi:

Q = mc ΔT

Q = issiqlik, m = massa, c = muzning solishtirma issiqligi, ΔT = haroratning o'zgarishi

Jarayon davomida issiqlik yutilgan muzning PQ qiymati quyidagi tenglama yordamida hisoblanadi:

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 Joul

Jarayon davomida yutilgan issiqlik QR ushbu tenglama yordamida hisoblanadi:

Q = m L F

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

Q = (0.5)(336 000 J)

Q = 168,000 Joul

Umumiy issiqlik:

Q = 4200 Joul + 168 000 Joul

Q = 172,200 Joul

Q = 172.2 kilo Joul

Q = 172.2 kJ

5. Massasi 50 gramm bo'lgan muz -5 oC dan 60 oC gacha bo'lgan suvga qizdirilgan. Agar muzning erish issiqligi 80 kal/gramm, muzning solishtirma issiqlik sig'imi 0.5 kal/gramm oC , suvning solishtirma issiqlik sig'imi 1 kal/gramm oC bo'lsa , CD jarayonida zarur bo'lgan issiqlikni aniqlang.

Ma'lum:

Muz massasi = suv massasi (m) = 50 gramm Issiqlik va faza o'zgarishi – muammolar va yechimlar 6

Muzning yashirin erish issiqligi (LF ) = 80 kal/gramm

Muz uchun solishtirma issiqlik sigʻimi (c muz) = 0.5 kal/gramm o C

Suv uchun solishtirma issiqlik sig'imi (c suv) = 1 kal/gramm o C

Kerakli: Jarayon CD da talab qilinadigan issiqlik

yechim:

A dan B gacha bo'lgan jarayonda muz haroratini -5 o C dan 0 o C gacha ko'tarish uchun issiqlik ishlatiladi. Issiqlik quyidagi tenglama yordamida hisoblanadi: Q = mc ΔT, bu yerda Q = issiqlik, m = muz massasi, c = muz uchun solishtirma issiqlik, ΔT = haroratning -5 o C dan 0 o C gacha o'zgarishi.

B dan C gacha bo'lgan jarayonda barcha muzni suvga aylantirish uchun issiqlik ishlatiladi. Bu jarayonda harorat o'zgarmaydi. Issiqlik quyidagi tenglama yordamida hisoblanadi: Q = m L F , bu yerda Q = issiqlik, m = muz massasi, L F = muzning erishi natijasida hosil bo'lgan yashirin issiqlik.

C dan D gacha bo'lgan jarayonda suv haroratini 0 o C dan 60 o C gacha ko'tarish uchun issiqlik ishlatiladi. Issiqlik quyidagi tenglama yordamida hisoblanadi: Q = mc ΔT, bu yerda Q = issiqlik, m = suv massasi, c = suvning solishtirma issiqligi, ΔT = haroratning 0 o C dan 60 o C gacha o'zgarishi.

C jarayonidan D jarayonigacha bo'lgan issiqlik miqdori:

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

6. Agar muzning massasi 1 kg bo'lsa, muzning solishtirma issiqligi 2100 J/kg o C, muzning yashirin erish issiqligi 336 000 J/kg va suvning solishtirma issiqligi 4200 J/kg o C bo'lsa, PQR jarayonida talab qilinadigan issiqlikni aniqlang.

Ma'lum:

Muzning massasi = 1 kgIssiqlik va faza o'zgarishi – muammolar va yechimlar 7

Muzning erishi natijasida hosil bo'ladigan yashirin issiqlik (L₂F₂ ) = 336 000 J/kg

Muzning solishtirma issiqlik sig'imi (c muz) = 2,100 J/kg o C

Suvning solishtirma issiqlik sig'imi (s suv) = 4,200 J/kg o C

Kerak: Jarayonda talab qilinadigan issiqlik PQR

yechim:

P dan Q gacha bo'lgan jarayonda issiqlik muz haroratini -5 o C dan 0 o C gacha ko'tarish uchun ishlatiladi. Issiqlik quyidagi tenglama yordamida hisoblanadi: Q = mc ΔT, bu yerda Q = issiqlik , m = muz massasi , c = muzning solishtirma issiqligi, ΔT = haroratning -5 o C dan 0 o C gacha o'zgarishi.

P dan Q gacha bo'lgan jarayonda talab qilinadigan issiqlik:

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

Q dan R gacha bo'lgan jarayonda barcha muzni suvga aylantirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori. Bu jarayonda harorat o'zgarmaydi. Issiqlik quyidagi tenglama yordamida hisoblanadi: Q = m L F , bu yerda Q = issiqlik , m = muz massasi , L F = muzning erishi natijasida hosil bo'lgan yashirin issiqlik.

Q dan R gacha bo'lgan jarayonda talab qilinadigan issiqlik:

Q = m L F = (1)(336 000) = 336 000 Joul

Umumiy issiqlik:

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

  1. Yashirin issiqlik nima?
    • javobYashirin issiqlik - bu moddaning haroratini o'zgartirmasdan uning fazasini o'zgartirish uchun zarur bo'lgan issiqlik energiyasi. Bu faza o'zgarishlari paytida molekulalararo bog'lanishlarni uzish yoki hosil qilish uchun zarur bo'lgan energiyani ifodalaydi.
  2. Nima uchun fazaviy o'zgarish paytida harorat doimiy bo'lib qoladi?
    • javobFaza o'zgarishi paytida, berilgan yoki olib tashlangan barcha issiqlik energiyasi moddaning fazasini o'zgartirish uchun ishlatiladi. Bu energiya moddaning kinetik energiyasi yoki haroratini oshirish uchun emas, balki molekulalararo bog'lanishlarni uzish yoki hosil qilish uchun ishlatiladi.
  3. Yashirin erish issiqligi va yashirin bug'lanish issiqligi o'rtasidagi farq nima?
    • javobYashirin erish issiqligi moddaning erish nuqtasida qattiq holatdan suyuq holatga (yoki aksincha) o'tish uchun zarur bo'lgan issiqlik energiyasini anglatadi. Yashirin bug'lanish issiqligi moddaning qaynash nuqtasida suyuq holatdan gaz holatiga (yoki aksincha) o'tish uchun zarur bo'lgan issiqlik energiyasini anglatadi.
  4. Nima uchun shamolli kunda suzish havzasidan chiqqanimizda, hatto havo harorati iliq bo'lsa ham, o'zimizni sovuq his qilamiz?
    • javobSuv terimizdan bug'lanib ketganda, u suyuqlikdan bug'ga o'tish bosqichini boshdan kechiradi. Bu jarayon energiyani talab qiladi, bu esa terimizdan issiqlik shaklida olinadi va terimizning salqinroq bo'lishiga olib keladi.
  5. Nima uchun 100°C haroratdagi bug' 100°C haroratdagi qaynoq suvga qaraganda xavfliroq?
    • javobBugʻ qaynoq suvga qaraganda koʻproq energiyaga ega, chunki u suvdan bugʻga oʻtish fazasi davomida bugʻlanishning yashirin issiqligini yutadi. Bugʻ terida kondensatsiyalanganda, u qoʻshimcha energiyani chiqaradi va bu qaynoq suvga qaraganda koʻproq jiddiy kuyishlarga olib keladi.
  6. Muzga tuz qo'shish uning erish nuqtasini qanday pasaytiradi?
    • javobTuz qo'shish muz-suv aralashmasining erishi va muzlashi o'rtasidagi muvozanatni buzadi. Bu odatdagidan pastroq haroratda ko'proq muzning erishiga olib keladi va aralashmaning muzlash nuqtasini samarali ravishda pasaytiradi.
  7. Nima uchun terlash issiq kunda tanani sovutishga yordam beradi?
    • javobTeri bug'langanda, ter suyuqlikdan gazsimon holatga o'tadi. Bu bug'lanish jarayoni energiyani talab qiladi, bu esa teridan olinadi va shu bilan uni sovutadi.
  8. Faza o'zgarishlari kontekstida sublimatsiya nima?
    • javobSublimatsiya - bu suyuq fazadan o'tmasdan qattiq moddadan gazsimon holatga to'g'ridan-to'g'ri faza o'zgarishi. Bunga keng tarqalgan misol quruq muzning (qattiq karbonat angidrid) to'g'ridan-to'g'ri karbonat angidrid gaziga o'tishidir.
  9. Nima uchun harorat 0°C da qolsa ham, muzni eritish uchun issiqlik energiyasi kerak?
    • javobIssiqlik energiyasi muzni qattiq tuzilishida ushlab turuvchi molekulalararo bog'lanishlarni uzish uchun ishlatiladi. Bu bog'lanishlar uzilgandan so'ng, harorat o'zgarmasa ham, muz suyuq fazaga o'tadi.
  10. Bosim suyuqlikning qaynash haroratiga qanday ta'sir qiladi?
  • javobOdatda, tashqi bosimni oshirish suyuqlikning qaynash haroratini oshiradi, bosimni pasaytirish esa qaynash haroratini pasaytiradi. Shuning uchun suv atmosfera bosimi past bo'lgan balandliklarda 100°C dan past haroratlarda qaynaydi.
Chop etish uchun do'st, PDF & Email