Сколько теплоты выделилось при охлаждении 100 г ртути от 407 °С до температуры кипения и последующем конденсации?

Хорошо, давайте решим данную задачу пошагово и подробно.

Для начала, определим изменение температуры ртути. Мы знаем, что начальная температура составляет 407 °C, а конечная - температура кипения ртути, равная 356 °C.

\(\Delta T = T_{\text{конечная}} - T_{\text{начальная}} = 356 °C - 407 °C = -51 °C\)

Так как мы имеем охлаждение, изменение температуры будет отрицательным, а величина \(\Delta T\) равна модулю разности температур.

Вторым шагом решения задачи является вычисление количества теплоты, выделившейся при охлаждении ртути. Для этого будем использовать удельную теплоемкость ртути.

Формула для вычисления количества теплоты:
\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\),
где \(Q\) - количество теплоты, \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Масса ртути равна 100 г (0.1 кг). Удельная теплоемкость ртути равна 140 дж/(кг*°C). Подставим все значения в формулу.

\(Q = 0.1 \cdot 140 \cdot (-51)\)

После подстановки значений в формулу и вычисления получаем:

\(Q = -714 \, \text{Дж}\)

Из анализа полученного результата видно, что количество теплоты, выделившейся при охлаждении, равно -714 Дж. Отрицательное значение говорит о том, что теплота выделилась окружающей среде в процессе охлаждения ртути.

Чтобы продолжить решение задачи и учесть последующую конденсацию, нам необходимо учесть также удельную теплоту парообразования ртути.

Удельная теплота парообразования ртути равна \(0.3 \times 10^{6}\) Дж/кг. Это означает, что для превращения 1 кг ртути из жидкого состояния в пар необходимо затратить \(0.3 \times 10^{6}\) Дж теплоты.

Теперь рассмотрим конденсацию ртути. По условию, ртуть конденсируется при ее температуре кипения (т.е. 356 °C). При конденсации пара ртути выделяется теплота, равная удельной теплоте парообразования, умноженной на массу ртути.

Масса ртути остается той же (100 г или 0.1 кг), а значит, количество теплоты, выделившейся при конденсации ртути, равно:

\(Q_{\text{конденсация}} = m \cdot L\),
где \(Q_{\text{конденсация}}\) - количество теплоты при конденсации пара ртути, \(m\) - масса вещества, \(L\) - удельная теплота парообразования вещества.

Подставим значения в формулу:

\(Q_{\text{конденсация}} = 0.1 \cdot 0.3 \times 10^{6}\)

После подстановки и вычисления получаем:

\(Q_{\text{конденсация}} = 30000 \, \text{Дж}\)

Итак, количество теплоты, выделившейся при конденсации ртути, равно 30000 Дж.

Таким образом, в задаче сначала выделилось -714 Дж при охлаждении ртути, а затем выделилось 30000 Дж при конденсации пара ртути.

Надеюсь, эта подробная и пошаговая информация помогла вам разобраться в решении задачи. Если у вас возникнут еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь спрашивать!