Сколько тепла потребуется, чтобы полностью превратить 10 кг меди из твердого состояния в газообразное? Известно

Предмет вопроса: Тепловой расчет для изменения фазы вещества

Объяснение: Чтобы решить эту задачу, мы должны учесть несколько фаз изменения вещества, которые медь пройдет, превращаясь из твердого состояния в газообразное. Сначала медь будет нагреваться до температуры плавления, затем произойдет таяние, и медь станет жидкой. Далее произойдет нагревание жидкой меди до температуры кипения, и она станет газообразной. Мы будем считать, что этот процесс происходит без потерь тепла.

1. Рассчитаем количество тепла, необходимого для нагревания меди до температуры плавления:
Количество тепла = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры
Количество тепла = 10 кг × 400 Дж/(кг∙°C) × (1084,5 °С - 20 °С)

2. Рассчитаем количество тепла, необходимого для плавления меди:
Количество тепла = масса × удельная теплота плавления
Количество тепла = 10 кг × 213000 Дж/кг

3. Рассчитаем количество тепла, необходимого для нагревания жидкой меди до температуры кипения:
Количество тепла = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры
Количество тепла = 10 кг × 513,9 Дж/(кг∙°C) × (2540 °С - 1084,5 °С)

4. Рассчитаем количество тепла, необходимого для парообразования меди:
Количество тепла = масса × удельная теплота парообразования
Количество тепла = 10 кг × 4800000 Дж/кг

5. Сложим все полученные значения, чтобы найти общее количество тепла:
Общее количество тепла = Количество тепла для нагревания до температуры плавления + Количество тепла для плавления + Количество тепла для нагревания до температуры кипения + Количество тепла для парообразования

Пример:
Масса меди: 10 кг
Начальная температура: 20 °C
Температура плавления: 1084,5 °C
Температура кипения: 2540 °C

Совет: Для более удобных вычислений можно использовать термодинамические таблицы, в которых указаны значения удельных теплоемкостей и теплот изменения фазы для различных веществ.

Практика:
Сколько тепла будет выделяться при обратном процессе - конденсации 10 кг пара меди при его охлаждении с 2000 °C до 100 °C? Известно, что удельная теплота парообразования составляет 4800000 Дж/кг, удельная теплоемкость меди в жидком состоянии равна 513,9 Дж/(кг∙°C), а температура плавления меди составляет 1084,5 °C. Ответ округлите до целого числа и представьте в МДж. Потери не учитывать.