Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Какой объем V жидкого азота требуется израсходовать для получения массы

Условие

Для получения и поддержания температуры 0 ºС, одной из двух реперных точек на шкале Цельсия, в лабораторной практике часто используют следующий метод. В теплоизолированный стакан наливают дистиллированную воду комнатной температуры, поливают воду сверху жидким азотом, перемешивая смесь ложкой до тех пор, пока не образуется масса серого цвета, состоящая из мелких кристалликов льда и воды. Это обеспечивает нужную температуру в течение длительного времени — смесь помещают в сосуд Дьюара, где она медленно тает при 0 ºС. Какой объем V жидкого азота требуется израсходовать для получения массы m = 300 г такой смеси, содержащей 75% льда и 25% воды (по массе), из воды при 25 ºС? Теплоемкостями стакана и ложки, а также потерями теплоты можно пренебречь. Плотность жидкого азота ρ_ж = 808 кг/м³, удельная теплота парообразования L = 197,6 кДж/кг.

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Из условия задачи понятно, что происходит в системе при получении смеси льда и воды, реализующей реперную точку шкалы Цельсия — 0 ºС. Сначала вся масса воды с удельной теплоемкостью c_в охлаждается от 25 ºС до 0 ºС на ΔT = 25 ºС, а затем 75% массы воды превращается в лед при температуре 0 ºС, отдавая свою теплоту кристаллизации (удельная теплота кристаллизации воды λ равна удельной теплоте плавления льда). В этом процессе отданное водой количество теплоты равно: Q=cв⋅m⋅ΔT+λ⋅(3m/4)=4200⋅0,3⋅25+3,3⋅105⋅0,225=105,75Q = c_в \cdot m \cdot \Delta T + \lambda \cdot ( 3m/4 ) = 4200 \cdot 0,3 \cdot 25 + 3,3 \cdot 10^{5} \cdot 0,225 = 105,75 кДж.2. Теплота Q, отбираемая от воды в данном процессе, идет по условию только на испарение массы m_ж = ρ_ж∙V жидкого азота: Q=mL=ρжVL=808⋅197600V=159660,8VкДжQ=mL=\rho_жVL=808 \cdot 197600V=159660,8VкДж

Осталось ещё 1 шаг

  1. Таким образом, надо израсходовать объем…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Молекулярная физика. Термодинамика (расчетная задача высокого»