Задача по физике Какое количество теплоты нужно для того чтобы испарить (при температуре кипения) кубик ртути, массой 5 кг, взятого при температуре -42 C.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи нужно провести несколько этапов расчета:

Подогрев ртути до температуры кипения (56,6 °C).Испарение ртути при температуре кипения.Этап 1: Подогрев ртути до температуры кипения

Используем формулу для количества теплоты, необходимого для нагрева тела:

[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T ]

где:

( Q_1 ) — количество теплоты,( m ) — масса ртути (5 кг),( c ) — удельная теплоемкость ртути (примерно 0,14 кДж/(кг·°C) или 140 Дж/(кг·°C)),( \Delta T ) — изменение температуры.

Температура кипения ртути 56,6 °C, а начальная температура -42 °C. Следовательно:

[ \Delta T = 56,6 °C - (-42 °C) = 56,6 °C + 42 °C = 98,6 °C ]

Теперь подставим все значения в формулу:

[ Q_1 = 5 \, \text{кг} \cdot 140 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 98,6 \, \text{°C} ]

[ Q_1 = 5 \cdot 140 \cdot 98,6 ]

[ Q_1 \approx 68940 \, \text{Дж} ]

Этап 2: Испарение ртути

Используем формулу для количества теплоты, необходимого для испарения:

[ Q_2 = m \cdot L ]

где:

( Q_2 ) — количество теплоты, необходимое для испарения,( L ) — удельная теплота парообразования ртути (примерно 293 кДж/кг или 293000 Дж/кг).

Теперь подставим значения:

[ Q_2 = 5 \, \text{кг} \cdot 293000 \, \text{Дж/кг} ]

[ Q_2 = 1465000 \, \text{Дж} ]

Общая теплота

Теперь найдем общее количество теплоты, необходимое для подогрева и испарения ртути:

[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 ]

[ Q_{total} = 68940 \, \text{Дж} + 1465000 \, \text{Дж} ]

[ Q_{total} \approx 1533940 \, \text{Дж} ]

Таким образом, общее количество теплоты, необходимое для испарения кубика ртути массой 5 кг при температуре кипения, составляет примерно 1,534 МДж (или 1533940 Дж).