Определение количества спирта для превращения льда в пар

Если мы возьмем 2 кг льда с температурой -10 градусов С и добавим спирта, то мы сможем превратить лед в пар. Однако, для этого нам нужно определить количество спирта, необходимого для достижения этой цели.

Физические свойства льда и спирта

Лед имеет температуру замерзания воды, которая равна 0 градусов С. Температура льда может быть снижена до -273,15 градусов С – это абсолютный ноль. Спирт имеет низкую температуру замерзания, которая составляет -114 градусов С.

Определение количества спирта

Для определения количества спирта, необходимого для превращения 2 кг льда в пар, мы должны учитывать тепловой поток замерзания льда и тепловой поток испарения.

Тепловой поток замерзания льда

Для перехода 2 кг льда из твердого состояния в жидкое состояние необходимо добавить количество тепла, равное продукту массы льда на количество тепла замерзания.

Q = m * L

где Q - количество теплоты, мПа; m - масса льда, кг; L - теплота замерзания, МДж/кг.

Теплота замерзания для льда составляет 334 Дж/г, следовательно для 2 кг льда, необходимо добавить:

Q = 2 * 334000 Дж = 668 000 Дж

Тепловой поток испарения

После того, как лед превратился в жидкость, мы можем приступить к испарению жидкости. Для этого мы должны добавить количество тепла, равное продукту массы спирта на удельную теплоту его испарения

Q = m * ΔH

где Q - количество теплоты, мПа; m - масса спирта, кг; ΔH - удельная теплота испарения, МДж/кг.

Удельная теплота испарения для спирта составляет 853 кДж/кг.

Учитывая, что масса льда составляет 2 кг и проведя аналогичные расчеты для спирта, мы можем определить количество спирта, необходимого для превращения льда в пар.

Итоговый расчет

Q1 = 668 000 Дж (теплота замерзания)

Q2 = m * ΔH = 2 * 853 000 Дж = 1 706 000 Дж (удельная теплота испарения)

Q = Q1 + Q2 = 2 374 000 Дж

Зная, что удельная теплота испарения позволяет получить 40 грамм пара из одного грамма спирта, мы можем определить количество спирта, необходимого для превращения двух килограммов льда в пар:

m = Q / (ΔH * 40) = 2 374 000 Дж / (853 000 Дж/кг * 40*г/кг) = 0,70 кг

Следовательно, для превращения 2 кг льда в пар при температуре -10 градусов С, необходимо сжечь 0,70 кг спирта.

Заключение

Таким образом, определить количество спирта, необходимого для превращения льда в пар, можно провести расчеты, используя физические свойства льда и спирта. Правильные расчеты позволяют получить необходимое количество вещества для различных процессов.