На какую часть от изначального количества жидкого кислорода уменьшится его количество через 24 часа при хранении в освобожденном сосуде Дьюара? С начальной массой объемом mл = 50 г и температурой 0℃ лёда, который полностью растаял через 20 часов 30 минут. После этого сосуд заполнили V = 2 л жидкого кислорода при температуре tк = -183℃ и температура окружающей среды равна 20℃. Увидомлены значения удельной теплоты парообразования кислорода r = 214 кДж/кг, плотности жидкого кислорода ρ = 1,14 г/см³ и удельной теплоты плавления льда λ = 330 кДж/кг. Также примите во внимание скорость теплообмена.
Yasli
Для решения этой задачи нам понадобятся различные физические законы и формулы. Давайте разберемся по шагам:
Шаг 1: Расчет количества кислорода, который полностью растаял
У нас есть начальная масса льда равная \(50 \, \text{г}\). Удельная теплота плавления льда равна \(330 \, \text{кДж/кг}\). Используя эту информацию, мы можем рассчитать количество теплоты, необходимое для полного плавления льда.
Формула для расчета количества теплоты, \(Q\), необходимой для плавления льда заданной массы \(m\), выглядит следующим образом:
\[Q = m \cdot \lambda\]
Рассчитаем значение \(Q\) для нашего случая:
\[Q = 50 \, \text{г} \cdot 330 \, \text{кДж/кг} = 16500 \, \text{кДж}\]
Теперь у нас есть количество теплоты, которое полностью растаяло в процессе плавления льда.
Шаг 2: Расчет количества теплоты, которое поглотит кислород при нагревании
Теперь нам нужно вычислить количество теплоты, \(Q_2\), которое поглощает кислород при нагревании от температуры \(0^\circ \text{C}\) до \(t_k = -183^\circ \text{C}\).
Для расчета количества теплоты, \(Q_2\), используем формулу:
\[Q_2 = mc\Delta T\]
где \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость, \(\Delta T\) - изменение температуры.
Так как у нас нет информации о массе кислорода, то выразим его через плотность \(ρ\) и объем \(V\):
\[m = V \cdot ρ\]
Теперь мы можем рассчитать \(Q_2\):
\[\Delta T = t_k - 0^\circ \text{C} = -183^\circ \text{C} - 0^\circ \text{C} = -183^\circ \text{C}\]
\[Q_2 = V \cdot ρ \cdot c \cdot \Delta T\]
В нашем случае:
\[Q_2 = 2 \, \text{л} \cdot 1.14 \, \text{г/см³} \cdot c \cdot (-183^\circ \text{C})\]
Шаг 3: Расчет количества кислорода, которое осталось через 24 часа
Теперь мы можем рассчитать количество оставшегося кислорода через 24 часа. У нас есть количество теплоты, которое полностью растаяло, \(Q\), и количество теплоты, которое поглотилось при нагревании, \(Q_2\). Разность между этими двумя величинами дает количество теплоты, потерянное за 24 часа.
Поскольку скорость теплообмена не указана, мы не можем точно рассчитать эту величину. Поэтому давайте обозначим ее как \(Q_t\).
\[Q_t = Q - Q_2\]
Теперь мы можем выразить эту величину в процентах от изначального количества жидкого кислорода:
\[\text{Процент уменьшения} = \frac{Q_t}{Q} \cdot 100\%\]
Подставим значения и выполним расчеты.
\[Q_t = 16500 \, \text{кДж} - (2 \, \text{л} \cdot 1.14 \, \text{г/см³} \cdot c \cdot (-183^\circ \text{C}))\]
\[ \frac{Q_t}{Q} \cdot 100\% = \left( \frac{16500 \, \text{кДж} - (2 \, \text{л} \cdot 1.14 \, \text{г/см³} \cdot c \cdot (-183^\circ \text{C}))}{16500 \, \text{кДж}} \right) \cdot 100\% \]
Шаг 4: Подставляем значения и получаем ответ
Осталось только подставить известные значения и выполнить вычисления:
\[\text{Процент уменьшения} = \left( \frac{16500 \, \text{кДж} - (2 \, \text{л} \cdot 1.14 \, \text{г/см³} \cdot c \cdot (-183^\circ \text{C}))}{16500 \, \text{кДж}} \right) \cdot 100\% \]
Расчет скорости теплообмена \(c\) в данной задаче невозможен без дополнительной информации. Я могу объяснить вам методы расчета скорости теплообмена, но не смогу выполнить конкретные расчеты без дополнительных данных.
Надеюсь, этот подробный ответ помог вам. Если у вас есть еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать!
Шаг 1: Расчет количества кислорода, который полностью растаял
У нас есть начальная масса льда равная \(50 \, \text{г}\). Удельная теплота плавления льда равна \(330 \, \text{кДж/кг}\). Используя эту информацию, мы можем рассчитать количество теплоты, необходимое для полного плавления льда.
Формула для расчета количества теплоты, \(Q\), необходимой для плавления льда заданной массы \(m\), выглядит следующим образом:
\[Q = m \cdot \lambda\]
Рассчитаем значение \(Q\) для нашего случая:
\[Q = 50 \, \text{г} \cdot 330 \, \text{кДж/кг} = 16500 \, \text{кДж}\]
Теперь у нас есть количество теплоты, которое полностью растаяло в процессе плавления льда.
Шаг 2: Расчет количества теплоты, которое поглотит кислород при нагревании
Теперь нам нужно вычислить количество теплоты, \(Q_2\), которое поглощает кислород при нагревании от температуры \(0^\circ \text{C}\) до \(t_k = -183^\circ \text{C}\).
Для расчета количества теплоты, \(Q_2\), используем формулу:
\[Q_2 = mc\Delta T\]
где \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость, \(\Delta T\) - изменение температуры.
Так как у нас нет информации о массе кислорода, то выразим его через плотность \(ρ\) и объем \(V\):
\[m = V \cdot ρ\]
Теперь мы можем рассчитать \(Q_2\):
\[\Delta T = t_k - 0^\circ \text{C} = -183^\circ \text{C} - 0^\circ \text{C} = -183^\circ \text{C}\]
\[Q_2 = V \cdot ρ \cdot c \cdot \Delta T\]
В нашем случае:
\[Q_2 = 2 \, \text{л} \cdot 1.14 \, \text{г/см³} \cdot c \cdot (-183^\circ \text{C})\]
Шаг 3: Расчет количества кислорода, которое осталось через 24 часа
Теперь мы можем рассчитать количество оставшегося кислорода через 24 часа. У нас есть количество теплоты, которое полностью растаяло, \(Q\), и количество теплоты, которое поглотилось при нагревании, \(Q_2\). Разность между этими двумя величинами дает количество теплоты, потерянное за 24 часа.
Поскольку скорость теплообмена не указана, мы не можем точно рассчитать эту величину. Поэтому давайте обозначим ее как \(Q_t\).
\[Q_t = Q - Q_2\]
Теперь мы можем выразить эту величину в процентах от изначального количества жидкого кислорода:
\[\text{Процент уменьшения} = \frac{Q_t}{Q} \cdot 100\%\]
Подставим значения и выполним расчеты.
\[Q_t = 16500 \, \text{кДж} - (2 \, \text{л} \cdot 1.14 \, \text{г/см³} \cdot c \cdot (-183^\circ \text{C}))\]
\[ \frac{Q_t}{Q} \cdot 100\% = \left( \frac{16500 \, \text{кДж} - (2 \, \text{л} \cdot 1.14 \, \text{г/см³} \cdot c \cdot (-183^\circ \text{C}))}{16500 \, \text{кДж}} \right) \cdot 100\% \]
Шаг 4: Подставляем значения и получаем ответ
Осталось только подставить известные значения и выполнить вычисления:
\[\text{Процент уменьшения} = \left( \frac{16500 \, \text{кДж} - (2 \, \text{л} \cdot 1.14 \, \text{г/см³} \cdot c \cdot (-183^\circ \text{C}))}{16500 \, \text{кДж}} \right) \cdot 100\% \]
Расчет скорости теплообмена \(c\) в данной задаче невозможен без дополнительной информации. Я могу объяснить вам методы расчета скорости теплообмена, но не смогу выполнить конкретные расчеты без дополнительных данных.
Надеюсь, этот подробный ответ помог вам. Если у вас есть еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать!
Знаешь ответ?
О проекте
Мы такая же школота как ты ;)
Предметы
Русский язык- Математика
- Геометрия
- Музыка
- История
- Экономика
- Литература
- Алгебра
- Другие предметы
- Физика
- Информатика
- Обществознание
- География
- Немецкий язык
- Химия
- Английский язык
- Психология
- Українська мова
- Окружающий мир
- Биология
- Беларуская мова
- Қазақ тiлi
- Право
- ОБЖ
- Українська література
- МХК
- Французский язык
