2.5.Питома теплота пароутворення. Розв’язування задач

1. Питома теплота пароутворення

Проведемо дослід

Поставимо на плиту дві посудини, в одну наллємо 50 г води, а в другу - 100 г води (нагрівники та посудини - однакові). Доведемо воду до кипіння й будемо випаровувати. Спочатку випарується вода в посудині, де було 50 г, а потім - у посудині з 100 г води.

Кількість теплоти, необхідна для перетворення рідини на пару, залежить від маси рідини.

                

Проведемо дослід

На однакові нагрівники поставимо посудини, в одній - 100 г води, а в другій – 100 г спирту. Доведемо ці речовини до кипіння (спирт закипає за температури 78 °С, а вода - 100 °С) та будемо їх випаровувати. Результати досліду показують, що спочатку випарується спирт, а потім - вода.

Кількість теплоти, необхідна для перетворення рідини на пару, залежить від роду речовини.

                

Питома теплота пароутворення — це фізична величина, що характеризує певну речовину й дорівнює кількості теплоти, яку необхідно передати рідині масою 1 кг, щоб за незмінної температури перетворити її на пару.

Питому теплоту пароутворення позначають символом r (використовують також символ L)

Так, питома теплота пароутворення води .

Для перетворення води масою 1 кг на пару за температури 100 °С потрібно 2300000 Дж енергії.

Питому теплоту пароутворення визначають дослідним шляхом  і заносять до таблиць (див. табл. 5 Додатка).

2. Кількість теплоти, яка витрачається на перетворення рідини на пару або виділяється в ході конденсації пари

Щоб обчислити кількість теплоти, необхідну для перетворення рідини на пару за незмінної температури, слід питому теплоту пароутворення цієї рідини помножити на її масу:

Q — кількість теплоти, яку поглинає рідина;

r — питома теплота пароутворення;

m — маса рідини.

В ході конденсації пари виділяється така сама кількість теплоти, яка йде на утворення пари.

V. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

1. Яка кількість теплоти необхідна для перетворення води масою 350 г у пару при температурі 100 °С?

Дано:	Розв’язання Відповідь:

2. Яку кількість води можна перетворити в пару, якщо надати воді 1,5∙10⁶ Дж тепла. Початкова температура води 100 °С.

Дано:	Розв’язання Відповідь:

3. Яку кількість теплоти необхідно витратити, щоб 2 кг води, взятої при температурі 20 °С, довести до кипіння і повністю випарити? Зобразіть цей процес на графіку.

Дано:	Розв’язання  – нагрівання води  – пароутворення  – загальна кількість теплоти Підставимо формули (1) і (2) в рівняння (3): Відповідь:

4. Пари спирту масою 1,5 кг взято при температурі 78 °С. Скільки енергії передасть він навколишньому середовищу при конденсації й подальшому охолодженні до 20 °С?

Дано:	Розв’язання  – конденсація  – охолодження спирту  – загальна кількість теплоти Підставимо формули (1) і (2) в рівняння (3): Відповідь:

5. Яка кількість теплоти необхідна, щоб із льоду масою 2 кг при температурі - 5 °С одержати пару з температурою 100 °С?

Дано:

Розв’язання     – нагрівання льоду  – плавлення льоду  – нагрівання води  – пароутворення Відповідь: