ice to steam-problemet är ett klassiskt problem med värmeenergi. Detta kommer att beskriva de steg som krävs för att slutföra detta problem och följa upp med ett fungerande exempel problem.

mängden värme som behövs för att höja temperaturen hos ett material är proportionell mot massan eller mängden av materialet och storleken på temperaturförändringen.

ekvationen som oftast är förknippad med den värme som behövs är

Q = mc otit

där
Q = värmeenergi
m = massa
c = specifik värme
otit = temperaturförändring = (Tfinal – Tinitial)

ett bra sätt att komma ihåg denna formel är Q = ”em cat”.

Du kanske märker om den slutliga temperaturen är lägre än den ursprungliga temperaturen, kommer värmen att vara negativ. Detta innebär att när materialet svalnar förloras energi av materialet.

denna ekvation gäller endast om materialet aldrig ändrar fas när temperaturen ändras. Ytterligare värme krävs för att byta från en fast till en vätska och när en vätska ändras till en gas. Dessa två värmevärden är kända som fusionsvärmen (fast bisexuell vätska) och förångningsvärmen (flytande gas). Formlerna för dessa Heat är

Q = m · Uihf
och
Q = m · Uihv

där
Q = värmeenergi
m = massa
Uihf = fusionsvärme
Uihv = förångningsvärme

den totala värmen är summan av alla individuella värmeförändringssteg.

Låt oss sätta detta i praktiken med detta ice to steam-problem.

is till ångproblem

fråga: hur mycket värme krävs för att konvertera 200 gram -25 C-is till 150 c-ånga?
användbar information:
specifik värme av is = 2,06 J/g C
specifik värme av vatten = 4,19 J / G C
specifik värme av ånga = 2.03 J/g°C
smältvärme vatten ΔHf = 334 J/g
Smältpunkt vatten = 0 °C
Värme förångning av vatten ΔHv = 2257 J/g
Kokpunkten för vatten = 100 °C

Lösning: Värme kyla isen för att het ånga kräver fem olika steg:

1. Värme -25 °C is till 0 °C is
2. Smälta 0 °C fasta isen till 0 °C vatten
3. Värm 0 °C vatten till 100 °C vatten
4. Koka upp 100 °C flytande vatten till 100 °C gasformiga ånga
5. Värme 100 °C ånga till 150 °C ånga

Steg 1: Värm -25 °C is till 0 °C is.

ekvationen att använda för detta steg är ”em katt”

Q1 = mcΔT

där
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

Steg 2: Smält 0 °C fasta isen till 0 °C flytande vatten.

ekvationen att använda är värmen av Fusionsvärmeekvation:

Q2 = m · Jacobhf
där
m = 200 gram
Jacobhf = 334 J/g
Q2 = m · Jacobhf
Q2 = 200 · 334 J/g
Q2 = 66800 J

steg 3: Värm 0 CCC vatten till 100 CCC vatten.

ekvationen att använda är” em cat ” igen.

Q3 = mcΔT

där
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

Steg 4: Koka upp 100 °C flytande vatten till 100 °C gasformiga ånga.

den här gången är ekvationen som ska användas värme av Förångningsvärmeekvation:

Q4 = m · Jacobhv

där
m = 200 gram
Jacobhv = 2257 J/g

Q4 = m · Jacobhf
Q4 = 200 · 2257 J/g
Q4 = 451400 J

Steg 5: Värm 100 C-ånga till 150 C-ånga

återigen är ”Em Cat” – formeln den som ska användas.

Q5 = mcΔT

där
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 C. C) · (50 C. C. C.)
Q5 = 20300 J

hitta den totala värmen

för att hitta den totala värmen i denna process, Lägg till alla enskilda delar tillsammans.

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

Svar: den värme som behövs för att omvandla 200 gram -25 C-is till 150 c-ånga 632600 joule eller 632.6 kilojoule.

huvudpunkten att komma ihåg med denna typ av problem är att använda ”em cat” för de delar där ingen fasförändring inträffar. Använd Fusionsekvationen när du byter från fast till flytande (flytande säkringar till ett fast ämne). Använd Förångningsvärmen när du byter från vätska till gas (vätska förångas).

en annan punkt att tänka på är att värmeenergierna är negativa vid kylning. Uppvärmning av ett material innebär att man lägger energi till materialet. Kylning av ett material innebär att materialet förlorar energi. Var noga med att titta på dina tecken.

värme och energi exempel problem

Om du behöver fler exempel problem som denna, Se till att kolla in våra andra värme och energi exempel problem.

specifikt Värmeexempel Problem
värme av Fusion exempel Problem
värme av förångning exempel Problem
andra Fysikexempel problem
allmän fysik fungerade exempel problem