Разгерметизация автоклава и испарение воды
Какая часть воды, находящейся в автоклаве при его разгерметизации без предварительного охлаждения и без электрического
Какая часть воды, находящейся в автоклаве при его разгерметизации без предварительного охлаждения и без электрического питания, резко испарится? При стерилизации инструментов в электрическом автоклаве достигается температура кипения воды t = 120 ⁰С за счет создания и поддержания повышенного давления в системе. Предполагается, что после резкого испарения температура оставшейся воды в автоклаве снижается до t⁰ = 100 ⁰C. Учитывайте, что теплоемкость воды составляет с = 4,2 кДж/(кг-⁰С), а удельная теплота парообразования воды равна L = 2,3 МДж/кг. Пренебрегаем теплообменом воды с окружающей средой.
21.11.2023 11:43
Написать свой ответ:
Инструкция: При разгерметизации автоклава без предварительного охлаждения и электрического питания происходит резкое испарение части воды. Чтобы понять, какая именно часть воды испарится, нам необходимо использовать закон сохранения энергии.
Сначала мы можем найти количество теплоты, необходимое для нагревания всей воды в автоклаве от исходной температуры до 120⁰C, используя удельную теплоемкость воды (c). Затем мы найдем количество теплоты, которое будет испаряться при температуре 120⁰C, используя удельную теплоту парообразования воды (L). Общая энергия, необходимая для разгерметизации автоклава, останется неизменной: количество нагретой воды плюс количество испарившейся воды.
Используя найденные значения и закон сохранения энергии, мы можем найти, какая часть воды испарится.
Дополнительный материал: Предположим, что в автоклаве находится 1 кг воды. Какая часть этой воды испарится при разгерметизации автоклава?
Совет: Для лучшего понимания этой задачи рекомендуется ознакомиться с темой удельной теплоемкости, удельной теплоты парообразования и законом сохранения энергии.
Дополнительное упражнение: Предположим, что в автоклаве находится 2 кг воды. Какая часть этой воды испарится при разгерметизации автоклава?
Разъяснение: При разгерметизации автоклава без предварительного охлаждения и без электрического питания, происходит резкое испарение части воды, находящейся в автоклаве. Для расчета количества испарившейся воды используется принцип сохранения энергии.
Известны следующие данные:
- Температура кипения воды в автоклаве t = 120 ⁰С
- Температура остатка воды после испарения t⁰ = 100 ⁰C
- Теплоемкость воды c = 4,2 кДж/(кг-⁰С)
- Удельная теплота парообразования воды L = 2,3 МДж/кг
Для расчета количества испарившейся воды воспользуемся формулой:
Q = m * c * (t - t⁰) + m * L
где:
Q - количество тепла, полученное в результате испарения
m - масса испарившейся воды
Перенесем формулу и выразим m:
m = Q / (c * (t - t⁰) + L)
Теперь подставим известные значения:
m = Q / (4,2 * (120 - 100) + 2,3)
Выполним расчет:
m = Q / (4,2 * 20 + 2,3)
m = Q / 88,3
Таким образом, количество испарившейся воды зависит от количества тепла Q. Для расчета конкретного значения массы, необходимо знать количество полученного тепла Q.
Пример: Рассчитайте массу испарившейся воды, если в результате резкого испарения в автоклаве получено 500 кДж.
Совет: Для лучшего понимания материала рекомендуется изучить законы сохранения массы и энергии, а также принципы фазовых превращений веществ.
Упражнение: Если в автоклаве произошло резкое испарение и получено 300 кДж тепла, рассчитайте массу испарившейся воды.