Вопрос школьника
Пробирка с эфиром погружена в стакан с водой, охлажденной до 0 °С. Продувая через эфир воздух, испаряют эфир, вследствие чего на пробирке образуется ледяная корка. Определите, сколько получилось льда при 35 °С, если испарили 125 г эфира
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения энергии. Когда эфир испаряется, он отбирает тепло у воды и окружающей среды, что приводит к охлаждению. Таким образом, количество тепла, отданного воде, должно быть равно количеству тепла, необходимому для испарения эфира.
Для расчета количества льда, получившегося при 35 °С, необходимо использовать формулу:
Q = m * L,
где Q — количество тепла, необходимое для испарения эфира, m — масса эфира, L — теплота испарения эфира.
Теплота испарения эфира составляет 26,0 кДж/моль. Молярная масса эфира равна 74,12 г/моль. Следовательно, теплота испарения 1 г эфира составляет:
L = 26,0 кДж/моль / 74,12 г/моль = 0,35 кДж/г.
Теперь можно рассчитать количество тепла, необходимое для испарения 125 г эфира:
Q = 125 г * 0,35 кДж/г = 43,75 кДж.
Это количество тепла должно быть равно количеству тепла, отданному воде и окружающей среде. Для расчета количества льда, получившегося при 35 °С, необходимо использовать формулу:
Q = m * c * ΔT,
где m — масса льда, c — удельная теплоемкость льда, ΔT — изменение температуры.
Удельная теплоемкость льда составляет 2,03 кДж/(кг*°C). Изменение температуры равно разнице между температурой льда и температурой воды, то есть:
ΔT = 0 °C — (-35 °C) = 35 °C.
Теперь можно рассчитать массу льда:
m = Q / (c * ΔT) = 43,75 кДж / (2,03 кДж/(кг*°C) * 35 °C) ≈ 0,6 кг.
Таким образом, при испарении 125 г эфира при 0 °С и охлаждении воды до 35 °С образуется примерно 0,6 кг льда.
