Вопрос школьника
Сколько тепла необходимо для испарения m = 20 г воды, находящейся при температуре t = 100 оС и давлении р = 10^5 Па
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу для расчета теплоты испарения:
Q = m * L
где Q — теплота испарения, m — масса вещества, L — удельная теплота испарения.
Удельная теплота испарения воды при нормальном атмосферном давлении (101325 Па) составляет L = 40,7 кДж/моль.
Для расчета удельной теплоты испарения при давлении р = 10^5 Па необходимо использовать уравнение Клапейрона-Клаузиуса:
L = (RT^2ΔVap)/(ΔHvapP)
где R — универсальная газовая постоянная, T — температура, ΔVap — изменение объема при испарении, ΔHvap — молярная теплота испарения, P — давление.
Значения констант для воды:
R = 8,31 Дж/(моль*К)
ΔVap = 18,1 см^3/моль
ΔHvap = 40,7 кДж/моль
Подставляя значения в формулу, получаем:
L = (8,31 * 10^3 * 100^2 * 18,1 * 10^-6)/(40,7 * 10^3 * 10^5) = 2,26 кДж/г
Теплота испарения для массы m = 20 г воды будет равна:
Q = 20 * 2,26 = 45,2 кДж
Таким образом, для испарения 20 г воды при температуре 100 оС и давлении 10^5 Па необходимо 45,2 кДж тепла.
