9. Яка кількість енергії була витрачена на нагрівання спирту масою 1,33 кг від 25 до 78 °С і на його перетворення

Для розрахунку кількості витраченої енергії на нагрівання спирту та його перетворення в пар, ми можемо скористатися формулою:

\[Q = mc\Delta T + mL\]

де:
Q - кількість витраченої енергії,
m - маса речовини,
c - питома теплоємність речовини,
\(\Delta T\) - зміна температури,
L - теплота пароутворення.

Спочатку розрахуємо кількість енергії, витраченої на нагрівання спирту. Для цього ми використовуємо масу спирту, питому теплоємність спирту та зміну температури.

Маса спирту = 1,33 кг,
\(\Delta T\) = 78 °С - 25 °С = 53 °С.

Питома теплоємність спирту можна приблизно взяти як 2,5 Дж/(г°С).

\[Q_1 = mc\Delta T = 1,33 \times 2,5 \times 53\]

Далі розрахуємо кількість енергії, витраченої на перетворення спирту в пар. Для цього використовуємо масу спирту та теплоту пароутворення.

Маса спирту = 1,33 кг,
Теплота пароутворення спирту (L) = 40,7 кДж/кг = 40,7 \times 1000 Дж/кг.

\[Q_2 = mL = 1,33 \times 40,7 \times 1000\]

Для знаходження загальної кількості витраченої енергії (Q) зберігаємо одиниці маси та отриману величину вручну (Дж).

\[Q = Q_1 + Q_2\]

Програмування цього процесу на графіку надається нижче:

python

import matplotlib.pyplot as plt



# Дані

T_initial = 25  # Початкова температура (°C)

T_final = 78  # Кінцева температура (°C)

mass_spirit = 1.33  # Маса спирту (кг)

mass_steam = 330  # Маса пару (г)

c_spirit = 2.5  # Питома теплоємність спирту (Дж/(г·°C))

L_steam = 40.7e3  # Теплота пароутворення спирту (Дж/кг)



# Розрахунок кількості енергії на нагрівання спирту

delta_T_spirit = T_final - T_initial

Q1 = mass_spirit * c_spirit * delta_T_spirit



# Розрахунок кількості енергії на перетворення спирту в пар

Q2 = mass_spirit * L_steam



# Загальна кількість витраченої енергії

Q_total = Q1 + Q2



# Побудова графіку

labels = ["Нагрівання спирту", "Перетворення в пар", "Загальна енергія"]

energies = [Q1, Q2, Q_total]



plt.bar(labels, energies, color=["blue", "orange", "green"])

plt.xlabel("Процес")

plt.ylabel("Кількість витраченої енергії (Дж)")

plt.title("Витрачена енергія на нагрівання спирту та перетворення в пар")



plt.show()

Як бачите на графіку, зеленою коліром позначена загальна кількість витраченої енергії, помаранчевим - кількість енергії, витраченої на перетворення спирту в пар, а синім - енергія, витрачена на нагрівання спирту. Графік демонструє, як розкладена витрачена енергія на кожен етап процесу.

Надіюся, що ця інформація вам допомогла. Будь ласка, повідомте, якщо у вас є інші запитання.