Pregunta # f9cc1

Resposta:

Tot el gel es fon i la temperatura final de l'aigua és # 100 ^ oC # amb una petita quantitat de vapor.

Explicació:

En primer lloc, crec que es tracta d’una secció equivocada.

2n, potser haureu malinterpretat algunes dades que, si es canviaven, poden canviar la manera de resoldre l’exercici. Comproveu els factors següents:

Suposeu el següent:

• La pressió és atmosfèrica.
• Els 20 g # 100 ^ oC # és vapor saturat, NO aigua.
• Els 60 g # 0 ^ oC # és gel, NO aigua.

(La primera només té canvis numèrics menors, mentre que els 2 i 3 tenen canvis importants)

Hi ha diferents escenaris per a això. Suposem que el gel es fon i es converteix en aigua. La clau aquí és entendre que, com aigua canvia de fase (sòlida, líquida, gasosa, gelada, aigua, vapor), la calor que es dóna durant la transició no augmentarà la temperatura. Aquesta calor s'anomena calor latent.

Per tant, el gel consumirà una mica d’energia per fondre's (es fongui la calor latent).

El vapor consumirà una mica d’energia per evaporar-se (bullint la calor latent).

Per tant, si prenem com a temperatura de referència # T_0 = 0 ^ oC # (com fan moltes taules i manuals d’enginyeria) el gel té un canvi de calor negatiu i el vapor té un canvi de calor positiu. Per tant, l’energia final serà igual a:

# Q = ΔΗ_ (s) -ΔH_i #

• Gel # ΔΗ_ (i) #

D'acord amb The Engineering Toolbox - Latent Heats of Melting, la calor latent de fusió és igual a # 334 (kJ) / (kg) # Però per 20 grams:

# ΔΗ_ (i) = 334 (kJ) / (kg) * 0.060kg = 20.04kJ #

Això significa que si TOT EL gel es fon, calen 6,68 kJ.

• Vapor # ΔΗ_ (s) #

Segons The Enginnering Toolbox - Steam Properties, la calor total del vapor si fa bullir # 100 ^ oC # és # 2675.43 (kJ) / (kg) # Però per 60 grams:

# ΔΗ_ (s) = 2675,43 (kJ) / (kg) * 0,020 kg = 53,51 kJ #

• Energia final

# Q = ΔΗ_ (s) -ΔH_i #

# Q = 53,51-20,04 #

# Q = 33.47kJ #

Per al total de # 20grams + 60grams = 80grams = 0,08 kg:

# Q = 33,47 / 0,08 (kJ) / (kg) = 418,34 (kJ) / (kg) #

• Conclusió

La taula de The Enginnering Toolbox - Steam Properties diu que la calor màxima sensible d’aigua sense vapor és # 417.51 (kJ) / (kg) # Per tant, com que la calor final és (fins i tot lleugerament) més gran, l’aigua està bullint # 100 ^ oC #. L’única diferència amb el vapor inicial és que estava saturada (sense aigua líquida), mentre que ara es tracta principalment d’aigua amb una mica de vapor.