a jég a gőz probléma egy klasszikus hőenergia házi feladat probléma. Ez felvázolja a szükséges lépéseket, hogy ezt a problémát, majd kövesse nyomon egy bevált példa probléma.

Az anyag hőmérsékletének növeléséhez szükséges hőmennyiség arányos az anyag tömegével vagy mennyiségével, valamint a hőmérsékletváltozás nagyságával.

a szükséges hővel leggyakrabban társított egyenlet

Q = mcΔT

ahol
Q = hőenergia
m = tömeg
c = fajlagos hő
ΔT = hőmérsékletváltozás = (Tfinal – Tinitial)

egy jó módja annak, hogy emlékezzen erre a képletre Q = “em cat”.

előfordulhat, hogy ha a végső hőmérséklet alacsonyabb, mint a kezdeti hőmérséklet, a hő negatív lesz. Ez azt jelenti, hogy az anyag lehűl, az anyag energiát veszít.

Ez az egyenlet csak akkor érvényes, ha az anyag soha nem változtatja meg a fázist a hőmérséklet változásakor. További hőre van szükség ahhoz, hogy szilárd anyagról folyadékra változzon, amikor a folyadék gázgá változik. Ez a két hőérték a fúzió (solid ↔ liquid) és a párolgás hője (liquid ↔ gas). Ezeknek a melegítéseknek a képletei:

Q = M * ΔHf
és
Q = M * ΔHv

ahol
Q = hőenergia
m = tömeg
ΔHf = fúziós hő
ΔHv = párolgási hő

a teljes hő az egyes hőcserélési lépések összege.

tegyük ezt a gyakorlatban ezzel a jéggel a gőz problémájához.

Ice to Steam Problem

kérdés: mennyi hő szükséges a 200 gramm -25 °C-os jég 150 °C-os gőzré történő átalakításához?
hasznos információk:
A jég fajhője = 2,06 J / G°C
A Víz fajhője = 4,19 J / G°C
a gőz fajhője = 2.03 J/g°C
Hő fúziós a víz ΔHf = 334 J/g
Olvadáspont víz = 0 °C
Hő párolgás a víz ΔHv = 2257 J/g
Forráspontú víz = 100 °C

Megoldás: a Fűtés, hideg jég forró gőz igényel, öt különböző lépéseket:

1. Hő -25 °C-os jég 0 °C-os jég
2. Olvad 0 °C, szilárd jég a 0 °C-on folyékony víz
3. Hő 0 °C-os víz 100 °C-os víz
4. Forraljuk 100 °C-on folyékony víz 100 °C-on gáz-halmazállapotú gőz
5. Hő 100 °C-os gőz 150 °C-os gőz

1. Lépés: a Hő -25 °C-os jég 0 °C-os jég.

Az egyenlet használni ezt a lépést, az “em macska”

Q1 = mcΔT

, ahol a
m = 200 gramm
c = 2.06 J/g°C
Tinitial = -25 °C
Tfinal = 0 °C,

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

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

2. Lépés: Olvad 0 °C, szilárd jég a 0 °C-on folyékony víz.

a használni kívánt egyenlet a fúziós hőegyenlet hője:

Q2 = M * ΔHf
ahol
m = 200 gramm
ΔHf = 334 J / g
Q2 = m * ΔHf
Q2 = 200 · 334 J /g
Q2 = 66800 J

3. lépés: melegítsen 0 °C vizet 100 °C-ra.

a használni kívánt egyenlet ismét “em cat”.

Q3 = mcΔT

, ahol a
m = 200 gramm
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

4. Lépés: Forraljuk 100 °C-on folyékony víz 100 °C-on gáz, gőz.

ezúttal a használni kívánt egyenlet a párolgási hőegyenlet hője:

Q4 = M · ΔHv

ahol
m = 200 gramm
ΔHv = 2257 J/g

Q4 = M · ΔHf
Q4 = 200 · 2257 J/G
Q4 = 451400 J

5.lépés: melegítse 100 °C-os gőzt 150 °C-ra gőz

ismét az “em Cat” képlet használható.

Q5 = mcΔT

ahol
m = 200 gramm
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°C)* · 50 °C)
Q5 = 20300 J

keresse meg a teljes hőt

a folyamat teljes hőjének megtalálásához adja hozzá az összes egyes részt.

Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5
Qtotal = 10300 J + 66800 J + 83800 J + 4514400 J + 20300 J
Qtotal = 632600 J = 632.6 kj

válasz: a 200 gramm -25 °C jég 150 °C-os gőzré történő átalakításához szükséges hő 632600 Joule vagy 632,6 kilojoule.

az ilyen típusú probléma legfontosabb megjegyzése Az” em cat ” használata azokon a részeken, ahol nincs fázisváltozás. Használja a fúziós egyenlet hőjét, amikor Szilárdról folyadékra változik (a folyékony biztosítékok szilárdvá válnak). Használja a párolgás hőjét, amikor folyadékról gázra változik (a folyadék elpárolog).

egy másik szempont, amelyet szem előtt kell tartani, hogy a hőenergia hűtés közben negatív. Az anyag melegítése azt jelenti, hogy energiát adunk az anyaghoz. Az anyag hűtése azt jelenti, hogy az anyag energiát veszít. Ügyeljen arra, hogy nézze meg a jeleket.

Heat and Energy Example Problems

Ha több példa problémára van szüksége, mint ez, győződjön meg róla, hogy nézd meg a többi heat and energy example problémák.

Egyedi fűtés Példa Probléma
Hő Fúziós Példa Probléma
Hő Párolgás Példa Probléma
Más Fizika Példa Problémák
Általános Fizika Dolgozott Példa Problémák