Номер 9, страница 49 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

9. Используя график зависимости количества теплоты, необходимого для превращения жидкости в пар (газ), от массы жидкости (рис. 78), определите удельную теплоту парообразования. Какая это жидкость? Сколько теплоты выделится при конденсации пара данной жидкости массой $m = 3,0 \text{ кг}$?

Рис. 78

Дано:

График зависимости количества теплоты $Q$ от массы $m$.
Из графика: при массе $m_1 = 2,0 \text{ кг}$, количество теплоты $Q_1 = 5,70 \cdot 10^5 \text{ Дж}$.
Масса пара для конденсации $m_к = 3,0 \text{ кг}$.

Найти:

$L$ - ?
Жидкость - ?
$Q_к$ - ?

Решение:

Определите удельную теплоту парообразования.

Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар при температуре кипения, вычисляется по формуле: $Q = L \cdot m$, где $L$ – удельная теплота парообразования, а $m$ – масса жидкости.
Из этой формулы можно выразить удельную теплоту парообразования: $L = \frac{Q}{m}$.
Для определения значения $L$ воспользуемся данными из графика. Возьмем точку на графике, соответствующую массе жидкости $m_1 = 2,0 \text{ кг}$. Из графика видно, что для испарения этой массы жидкости требуется количество теплоты $Q_1 = 5,70 \cdot 10^5 \text{ Дж}$ (значение на оси $Q$ умножается на $10^5$).
Подставим значения в формулу: $L = \frac{5,70 \cdot 10^5 \text{ Дж}}{2,0 \text{ кг}} = 2,85 \cdot 10^5 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$.
Ответ: удельная теплота парообразования жидкости равна $2,85 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$.

Какая это жидкость?

Сравним полученное значение удельной теплоты парообразования $L = 2,85 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$ с табличными значениями для различных жидкостей. Табличное значение удельной теплоты парообразования ртути составляет $L_{\text{ртути}} \approx 2,9 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$. Полученное нами значение очень близко к этому. Небольшое расхождение можно объяснить погрешностью считывания данных с графика или округлением табличных значений.
Ответ: данная жидкость – ртуть.

Сколько теплоты выделится при конденсации пара данной жидкости массой m = 3,0 кг?

Процесс конденсации является обратным процессу парообразования. При конденсации пара выделяется такое же количество теплоты, какое поглощается при его испарении. Количество выделившейся теплоты ($Q_к$) можно рассчитать по формуле: $Q_к = L \cdot m_к$.
Подставим известные значения: удельную теплоту парообразования $L = 2,85 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$ и массу пара $m_к = 3,0 \text{ кг}$.
$Q_к = (2,85 \cdot 10^5 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}) \cdot 3,0 \text{ кг} = 8,55 \cdot 10^5 \text{ Дж}$.
Это же значение можно найти непосредственно по графику: для массы $m = 3,0 \text{ кг}$ необходимое количество теплоты $Q$ составляет $8,55 \cdot 10^5 \text{ Дж}$.
Ответ: при конденсации $3,0 \text{ кг}$ пара данной жидкости выделится $8,55 \cdot 10^5 \text{ Дж}$ теплоты.