Дано:
- Масса меди (m) = 100 г = 0,1 кг
- Начальная температура меди (T_нач) = 800 °C
- Температура плавления меди (T_плав) = 1085 °C
- Температура кипения меди (T_кип) = 2562 °C
- Удельная теплоёмкость меди (c_мед) = 385 Дж/(кг·°C)
- Удельная теплота плавления меди (L_плав) = 200 кДж/кг = 200000 Дж/кг
- Удельная теплота парообразования меди (L_пар) = 3000 кДж/кг = 3000000 Дж/кг
Найти:
Количество бензина, необходимое для превращения меди в пар.
Решение:
1. Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагрева меди от 800 °C до температуры плавления:
Q_нагрев = m * c_мед * (T_плав - T_нач)
Q_нагрев = 0,1 кг * 385 Дж/(кг·°C) * (1085 °C - 800 °C)
Q_нагрев = 0,1 * 385 * 285
Q_нагрев ≈ 10922,5 Дж
2. Затем найдем количество теплоты, необходимое для плавления меди:
Q_плав = m * L_плав
Q_плав = 0,1 кг * 200000 Дж/кг
Q_плав = 20000 Дж
3. Далее, находим количество теплоты, необходимое для нагрева расплавленной меди до температуры кипения:
Q_кипение = m * c_мед * (T_кип - T_плав)
Q_кипение = 0,1 кг * 385 Дж/(кг·°C) * (2562 °C - 1085 °C)
Q_кипение = 0,1 * 385 * 1477
Q_кипение ≈ 56994,5 Дж
4. Теперь найдем количество теплоты, необходимое для превращения меди в пар:
Q_пар = m * L_пар
Q_пар = 0,1 кг * 3000000 Дж/кг
Q_пар = 300000 Дж
5. Теперь суммируем все количества теплоты:
Q_общ = Q_нагрев + Q_плав + Q_кипение + Q_пар
Q_общ ≈ 10922,5 Дж + 20000 Дж + 56994,5 Дж + 300000 Дж
Q_общ ≈ 386917 Дж
6. Определим, сколько бензина потребуется для получения этого количества теплоты. Удельная теплота сгорания бензина примерно равна 44 МДж/кг = 44000000 Дж/кг.
7. Находим массу бензина (m_бензин):
m_бензин = Q_общ / Q_сгорания
m_бензин = 386917 Дж / 44000000 Дж/кг
m_бензин ≈ 0,0088 кг = 8,8 г
Ответ:
Для превращения 100 грамм меди в пар потребуется примерно 8,8 г бензина.