Domanda # f9cc1

Risposta:

Tutto il ghiaccio è fuso e la temperatura finale dell'acqua è # 100 ^ oC # con una piccola quantità di vapore.

Spiegazione:

Prima di tutto, penso che questa sia nella sezione sbagliata.

In secondo luogo, potresti aver erroneamente interpretato alcuni dati che, se modificati, possono cambiare il modo di risolvere dell'esercizio. Controlla i fattori seguenti:

Supponiamo quanto segue:

• La pressione è atmosferica.
• Il 20g a # 100 ^ oC # è vapore saturo, NON acqua.
• Il 60g a # 0 ^ oC # è ghiaccio, NON acqua.

(Il primo ha solo piccoli cambiamenti numerici, mentre il secondo e il terzo hanno cambiamenti importanti)

Ci sono diversi scenari per questo. Supponiamo che il ghiaccio si sciolga e si converta in acqua. La chiave qui è capire che come l'acqua cambia fase (solido, liquido, gas = ghiaccio, acqua, vapore) il calore dato durante la transizione non aumenterà la temperatura. Questo calore è chiamato il calore latente.

Il ghiaccio consumerà quindi un po 'di energia per sciogliersi (sciogliendo il calore latente).

Il vapore consumerà un po 'di energia per evaporare (bollente calore latente).

Pertanto, se prendiamo come temperatura di riferimento # T_0 = 0 ^ oC # (come fanno molti tavoli e manuali tecnici) il ghiaccio ha un cambiamento di calore negativo e il vapore ha un cambiamento di calore positivo. Pertanto, l'energia finale sarà uguale a:

# Q = ΔΗ_ (s) -ΔH_i #

• Ghiaccio # ΔΗ_ (i) #

Secondo The Engineering Toolbox - Calori latenti di fusione, il calore latente di fusione è uguale a # 334 (kJ) / (kg) # Ma per 20 grammi:

# ΔΗ_ (i) = 334 (kJ) / (kg) * 0,060kg = 20.04kJ #

Ciò significa che se TUTTO il ghiaccio è fuso, sono necessari 6,68 kJ.

• Vapore # ΔΗ_ (s) #

Secondo The Enginnering Toolbox - Proprietà del vapore, il calore totale del vapore se bolle # 100 ^ oC # è # 2675.43 (kJ) / (kg) # Ma per 60 grammi:

# ΔΗ_ (s) = 2675,43 (kJ) / (kg) * 0,020kg = 53,51 kJ #

• Energia finale

# Q = ΔΗ_ (s) -ΔH_i #

# Q = 53,51-20,04 #

# Q = 33.47kJ #

Per il totale di # 20 grammi + 60 grammi = 80 grammi = 0.08 kg #:

# Q = 33,47 / 0,08 (kJ) / (kg) = 418,34 (kJ) / (kg) #

• Conclusione

Il tavolo di The Enginnering Toolbox - Steam Properties dice che il massimo calore sensibile dell'acqua senza vapore è # 417,51 (kJ) / (kg) # Pertanto, poiché il calore finale è (anche leggermente) più grande, l'acqua bolle # 100 ^ oC #. L'unica differenza con il vapore iniziale è che era satura (non acqua liquida) mentre ora è principalmente acqua con un po 'di vapore.