Berechnen Sie die Energie, die erforderlich ist, um Eis in Dampf umzuwandeln

In diesem Beispiel wird gezeigt, wie die Energie berechnet wird, die erforderlich ist, um die Temperatur einer Probe zu erhöhen, die Phasenänderungen enthält. Dieses Problem findet die Energie, die erforderlich ist, um kaltes Eis in heißen Dampf umzuwandeln.

Eis zu Dampf Energieproblem

Was ist die Wärme in Joule erforderlich, um 25 Gramm -10 ° C Eis in 150 ° C Dampf umzuwandeln?
Nützliche Informationen:
Schmelzwärme von Wasser = 334 J / g
Verdampfungswärme von Wasser = 2257 J / g
Spezifische Hitze des Eises = 2,09 J / g · ° C
Spezifische Wärme von Wasser = 4,18 J / g · ° C
Spezifische Dampfwärme = 2,09 J / g · ° C
Lösung:
Die benötigte Gesamtenergie ist die Summe der Energie, um das -10 ° C-Eis auf 0 ° C-Eis aufzuheizen, das 0 ° C-Eis zu 0 ° C-Wasser zu schmelzen, das Wasser auf 100 ° C aufzuheizen und 100 ° C-Wasser in umzuwandeln 100 ° C dämpfen und den Dampf auf 150 ° C erhitzen. Um den endgültigen Wert zu erhalten, berechnen Sie zunächst die einzelnen Energiewerte und addieren Sie diese anschließend.
Schritt 1: Hitze erforderlich, um die Temperatur des Eises von -10 ° C auf 0 ° C zu erhöhen Verwenden Sie die Formel
q = mcΔT
wo
q = Wärmeenergie
m = Masse
c = spezifische Wärme
ΔT = Temperaturänderung
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) [(0 ° C - -10 ° C)]
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) x (10 ° C)
q = 522,5 J
Hitze, die erforderlich ist, um die Temperatur des Eises von -10 ° C auf 0 ° C zu erhöhen = 522,5 J
Schritt 2: Hitze erforderlich, um 0 ° C Eis in 0 ° C Wasser umzuwandeln
Verwenden Sie die Formel für Wärme:
q = m · ΔH_f
wo
q = Wärmeenergie
m = Masse
ΔH_f = Schmelzwärme
q = (25 g) x (334 J / g)
q = 8350 J
Wärmebedarf zur Umwandlung von 0 ° C Eis in 0 ° C Wasser = 8350 J
Schritt 3: Hitze erforderlich, um die Temperatur von 0 ° C Wasser auf 100 ° C Wasser zu erhöhen
q = mcΔT
q = (25 g) x (4,18 J / g · ° C) [(100 ° C - 0 ° C)]
q = (25 g) x (4,18 J / g · ° C) x (100 ° C)
q = 10450 J
Hitze erforderlich, um die Temperatur von 0 ° C Wasser auf 100 ° C Wasser = 10450 J zu erhöhen
Schritt 4: Wärme, die erforderlich ist, um 100 ° C warmes Wasser in 100 ° C warmen Dampf umzuwandeln
q = m · ΔH_v
wo
q = Wärmeenergie
m = Masse
ΔH_v = Verdampfungswärme
q = (25 g) x (2257 J / g)
q = 56425 J
Wärmebedarf zur Umwandlung von 100 ° C warmem Wasser in 100 ° C warmen Dampf = 56425
Schritt 5: Wärme, die benötigt wird, um 100 ° C Dampf in 150 ° C Dampf umzuwandeln
q = mcΔT
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) [(150 ° C - 100 ° C)]
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) x (50 ° C)
q = 2612,5 J
Wärme, die benötigt wird, um 100 ° C Dampf in 150 ° C Dampf umzuwandeln = 2612,5
Schritt 6: Finden Sie die gesamte Wärmeenergie
Hitze_Gesamt = Hitze_{Schritt 1} + Hitze_{Schritt 2} + Hitze_{Schritt 3} + Hitze_{Schritt 4} + Hitze_{Schritt 5}
Hitze_Gesamt = 522,5 J + 8350 J + 10450 J + 56425 J + 2612,5 J
Hitze_Gesamt = 78360 J
Antworten:
Die für die Umwandlung von 25 g -10 ° C Eis in 150 ° C Dampf erforderliche Wärme beträgt 78360 J oder 78,36 kJ.