Какая часть от первоначального количества жидкого кислорода останется в сосуде через сутки, после того как в него

Содержание: Теплообмен и испарение

Объяснение:
Для решения данной задачи необходимо учесть несколько факторов.

Первым шагом нужно определить количество теплоты, которое получил сосуд из окружающей среды при растапливании 50 г льда. Для этого воспользуемся следующей формулой:

Q = m * L

где Q - количество теплоты, m - масса вещества (льда), L - удельная теплота плавления льда.

После этого определяем теплоту, необходимую для перевода оставшегося в сосуде объема жидкого кислорода в газообразное состояние. Для этого мы воспользуемся формулой:

Q = m * λ

где Q - количество теплоты, которое необходимо для испарения, m - масса вещества (жидкого кислорода), λ - удельная теплота парообразования.

Затем следующим шагом нам нужно определить начальную и конечную массу жидкого кислорода. Начальная масса равна массе жидкого кислорода, помещенного в сосуд (2 литра), а конечная масса определяется из условия задачи.

Наконец, с помощью формулы:

m_ост = m_нач - (Q_теплообмена / λ)

где m_ост - остаточная масса жидкого кислорода, m_нач - начальная масса жидкого кислорода, Q_теплообмена - количество теплоты, полученное сосудом из окружающей среды при растапливании льда, λ - удельная теплота парообразования.

Демонстрация:
Начальная масса жидкого кислорода: 2 литра (плотность 1,14 г/см3) = 2 * 1,14 г/см3 = 2,28 г
Масса растаявшего льда: 50 г
Удельная теплота плавления льда: 330 кДж/кг = 330 000 Дж/кг

Q_теплообмена = 50 г * 330 000 Дж/кг = 16 500 000 Дж

Остаточная масса жидкого кислорода:
m_ост = 2,28 г - (16 500 000 Дж / 214 000 Дж/кг) = 2,28 г - 77,1 г = -74,82 г

Окончательный ответ: в сосуде не останется никакого жидкого кислорода.

Совет:
Для более легкого понимания теплообмена и испарения, рекомендуется изучить принципы термодинамики и конкретные формулы для расчета теплообмена и фазовых переходов. Также полезно понять разницу между удельной теплотой плавления и удельной теплотой парообразования.

Проверочное упражнение:
В сосуде имеется 1,5 литра жидкого азота при температуре -196℃. Какая часть изначального количества жидкого азота останется в сосуде через 5 часов, если температура окружающей среды равна 25℃? Известно, что удельная теплота парообразования азота составляет 199 кДж/кг, а плотность жидкого азота - 0,808 г/см3. Решите задачу, предоставив все поэтапные вычисления и объяснения.

Тема урока: Расчет оставшегося количества жидкого кислорода в сосуде

Описание:

Давайте рассчитаем, какая часть от первоначального количества жидкого кислорода останется в сосуде через сутки.

Шаг 1: Определение количества теплоты, поглощенной жидким кислородом

Сначала необходимо рассчитать количество теплоты, поглощенной жидким кислородом при его парообразовании. Для этого воспользуемся удельной теплотой парообразования кислорода, которая составляет 214 кДж/кг.

Так как мы поместили в сосуд 2 литра жидкого кислорода, а плотность жидкого кислорода составляет 1,14 г/см³, то масса кислорода равна:

масса = объем * плотность = 2 л * 1000 см³/л * 1,14 г/см³ = 2280 г

Количество теплоты, поглощенное жидким кислородом, можно рассчитать по формуле:

количество теплоты = масса * удельная теплота парообразования

таким образом:

количество теплоты = 2280 г * (214 кДж/кг) = 488520 кДж

Шаг 2: Расчет количества теплоты, поглощенной плавлением льда

Теперь рассчитаем, сколько теплоты поглотит лед при его плавлении. Удельная теплота плавления льда составляет 330 кДж/кг.

Масса льда можно рассчитать, зная, что в сосуд поместили 50 г льда. Так как плотность льда равна плотности воды, которая составляет 1 г/см³, то объем льда равен:

объем = масса / плотность = 50 г / 1 г/см³ = 50 см³

Масса льда также равна 50 г.

Количество теплоты, поглощенное плавлением льда, рассчитывается так:

количество теплоты = масса * удельная теплота плавления

таким образом:

количество теплоты = 50 г * (330 кДж/кг) = 16500 кДж

Шаг 3: Расчет оставшегося количества жидкого кислорода

Теперь мы можем вычислить, сколько теплоты осталось у жидкого кислорода после поглощения теплоты плавления льда.

Воспользуемся законом сохранения энергии, согласно которому количество поглощенной и отданной теплоты должно быть равным.

Изначально в сосуде было 488520 кДж теплоты от жидкого кислорода.

Количество оставшейся теплоты можно рассчитать, вычтя количество теплоты, поглощенное плавлением льда:

оставшаяся теплота = количество теплоты - количество теплоты, поглощенное плавлением льда

оставшаяся теплота = 488520 кДж - 16500 кДж = 472020 кДж

Оставшееся количество жидкого кислорода можно рассчитать, используя удельную теплоту парообразования и количество оставшейся теплоты:

количество жидкого кислорода = оставшаяся теплота / удельная теплота парообразования

количество жидкого кислорода = 472020 кДж / (214 кДж/кг) = 2205 кг

Таким образом, через сутки в сосуде останется 2205 кг жидкого кислорода.

Дополнительный материал:
Задача: Какая часть от первоначального количества жидкого кислорода останется в сосуде через сутки, после того как в него помещено 2 литра жидкого кислорода при температуре -183℃?

Совет:
Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить основные понятия, такие как удельная теплота парообразования и плавления, а также принцип закона сохранения энергии. Также полезно понять, как рассчитывать массу и объем вещества.

Задача на проверку:
Как изменится оставшееся количество жидкого кислорода в сосуде, если сосуд проверялся на теплоизоляционные свойства при помещении в него 75 г подогретой воды при температуре 50°C, и вся вода остыла за 1 час 45 минут? Предполагается, что никакой теплоты не потерялось из системы. Данные: удельная теплоемкость воды - 4,18 кДж/(кг·К). Теплофизические свойства жидкого кислорода - то же, что и в предыдущем примере.