problemet med is til damp er et klassisk hjemmearbejde med varmeenergi. Dette vil skitsere de nødvendige trin for at fuldføre dette problem og følge op med et arbejdet eksempel problem.

mængden af varme, der er nødvendig for at hæve temperaturen på et materiale, er proportional med materialets masse eller mængde og størrelsen af temperaturændringen.

ligningen, der oftest er forbundet med den nødvendige varme, er

hvor
K = varmeenergi
m = Masse
c = specifik varme
K = ændring i temperatur = (Tfinal – Tinitial)

en god måde at huske denne formel på er K = “em cat”.

Du kan bemærke, at hvis den endelige temperatur er lavere end den indledende temperatur, vil varmen være negativ. Dette betyder, at når materialet afkøles, går energi tabt af materialet.

denne ligning gælder kun, hvis materialet aldrig ændrer fase, når temperaturen ændres. Yderligere varme er nødvendig for at skifte fra et fast stof til en væske, og når en væske ændres til en gas. Disse to varmeværdier er kendt som fusionsvarmen (fast larp væske) og fordampningsvarmen (flydende larp gas). Formlerne for disse heats er

K = M · LHF
og
K = m · LHV

hvor
K = varmeenergi
m = Masse
LHF = fusions varme
LHV = fordampningsvarme

den samlede varme er summen af alle de individuelle varmeændringstrin.

lad os sætte dette i praksis med dette ice to steam-problem.

is til Dampproblem

spørgsmål: Hvor meget varme kræves for at konvertere 200 gram -25 liter C is til 150 liter C damp?
nyttige oplysninger:
specifik varme af is = 2.06 J/g liter C
specifik varme af vand = 4.19 J/g liter C
specifik varme af damp = 2.03 J/g°C
smeltevarme for vand ΔHf = 334 J/g
Smeltepunkt af vand = 0 °C
Heat af fordampning af vand, ΔHv = 2257 J/g
vands Kogepunkt = 100 °C

Løsning: Varme kolde is til varme damp kræver fem adskilte trin:

1. Varme -25 °C is ved 0 °C is
2. Smelte 0 °C solid is til 0 °C flydende vand
3. Heat 0 °C vand til 100 °C varmt vand
4. Kog 100 °C flydende vand til 100 °C gasformige steam
5. Heat 100 °C damp til 150 °C damp

Trin 1: Heat -25 °C is ved 0 °C is.

Den ligning til at bruge for dette trin er “em cat”

Q1 = mcΔT

hvor
m = – 200 gram
c = 2.06 J/g°C
Tinitial = -25 °C
Tfinal = 0 °C

ΔT = (Tfinal – Tinitial)
ΔT = (0 °C – (-25 °C))
ΔT = 25 °C

Q1 = mcΔT
Q1 = (200 g) · (2.06 J/g°C) · (25 °C)
Q1 = 10300 J

Trin 2: Smelt 0 °C solid is til 0 °C flydende vand.

ligningen, der skal bruges, er varmen fra Fusionsvarmeligning:

K2 = m · K2
hvor
M = 200 gram
K2 = m · K2
K2 = 200 · 334 k/k
K2 = 66800 J

Trin 3: Opvarm 0 K2 til 100 k vand.

ligningen, der skal bruges, er” em cat ” igen.

Q3 = mcΔT

hvor
m = – 200 gram
c = 4.19 J/g°C
Tinitial = 0 °C
Tfinal = 100 °C

ΔT = (Tfinal – Tinitial)
ΔT = (100 °C – 0 °C)
ΔT = 100 °C

Q3 = mcΔT
Q3 = (200 g) · (4.19 J/g°C) · (100 °C)
Q3 = 83800 J

Trin 4: Kog 100 °C flydende vand til 100 °C gasformige damp.

denne gang er ligningen, der skal bruges, varmen fra Fordampningsvarmeligning:

KV4 = m · L4

hvor
m = 200 gram
L4 = 2257 J/G

KV4 = m · L4hf
KV4 = 200 · 2257 J/g
KV4 = 451400 J

Trin 5: varm 100 liter C damp til 150 liter C damp

endnu en gang er “EM cat” – formlen den, der skal bruges.

Q5 = mcΔT

hvor
m = – 200 gram
c = 2.03 J/g°C
Tinitial = 100 °C
Tfinal = 150 °C

ΔT = (Tfinal – Tinitial)
ΔT = (150 °C – 100 °C)
ΔT = 50 °C

Q5 = mcΔT
Q5 = (200 g) · (2.03 j / g liter C) * (50 Liter C)
KV5 = 20300 J

Find den samlede varme

for at finde den samlede varme i denne proces skal du tilføje alle de enkelte dele sammen.

Kvotal = 1.kvartal + 2. kvartal + 3. kvartal + 4. Kvartal + 5.
Kvotal = 10300 J + 66800 J + 83800 J + 4514400 J + 20300 J
Kvotal = 632600 J = 632,6 kJ

svar: den varme, der er nødvendig for at omdanne 200 gram -25 liter C is til 150 632600 Joule eller 632,6 kilojoule.

det vigtigste punkt at huske med denne type problemer er at bruge “em cat” til de dele, hvor der ikke sker nogen faseændring. Brug Fusionsligningens varme, når du skifter fra fast til væske (flydende sikringer til et fast stof). Brug fordampningsvarmen, når du skifter fra væske til gas (væske fordamper).

et andet punkt at huske på er, at varmeenergierne er negative ved afkøling. Opvarmning af et materiale betyder at tilføje energi til materialet. Køling af et materiale betyder, at materialet mister energi. Sørg for at se dine tegn.

varme-og Energieksempelproblemer

Hvis du har brug for flere eksempelproblemer som denne, skal du sørge for at tjekke vores andre varme-og energieksempelproblemer.

specifikt Varmeeksempel Problem
Fusionseksempel Problem
fordampningsvarme Eksempel Problem
andre Fysikeksempelproblemer
generel fysik arbejdede Eksempelproblemer