Qual è il calore richiesto in Joules per convertire 25 grammi di ghiaccio -10 ° C in vapore a 150 ° C?
Informazioni utili:
calore di fusione dell'acqua = 334 J / g
calore di vaporizzazione dell'acqua = 2257 J / g
calore specifico del ghiaccio = 2,09 J / g · ° C
calore specifico dell'acqua = 4,18 J / g · ° C
calore specifico del vapore = 2,09 J / g · ° C
Soluzione:
L'energia totale richiesta è la somma dell'energia per riscaldare il ghiaccio da -10 ° C a 0 ° C, sciogliendo il ghiaccio 0 ° C in 0 ° C di acqua, riscaldando l'acqua a 100 ° C, convertendo l'acqua di 100 ° C in vapore a 100 ° C e riscaldando il vapore a 150 ° C. Per ottenere il valore finale, prima calcola i singoli valori di energia e poi sommali.
Passo 1: Calore richiesto per aumentare la temperatura del ghiaccio da -10 ° C a 0 ° C Utilizzare la formula
q = mcΔT
dove
q = energia termica
m = massa
c = calore specifico
ΔT = variazione di temperatura
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
Il calore necessario per aumentare la temperatura del ghiaccio da -10 ° C a 0 ° C = 522,5 J
Passo 2: Calore richiesto per convertire 0 ° C di ghiaccio in 0 ° C di acqua
Usa la formula per il calore:
q = m · ΔHf
dove
q = energia termica
m = massa
AHf = calore di fusione
q = (25 g) x (334 J / g)
q = 8350 J
Calore richiesto per convertire 0 ° C di ghiaccio in 0 ° C di acqua = 8350 J
Passaggio 3: Il calore necessario per aumentare la temperatura di 0 ° C di acqua a 100 ° C di acqua
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
Calore richiesto per aumentare la temperatura di 0 ° C acqua a 100 ° C acqua = 10450 J
Passaggio 4: Calore richiesto per convertire 100 ° C di acqua in 100 ° C di vapore
q = m · ΔHv
dove
q = energia termica
m = massa
AHv = calore di vaporizzazione
q = (25 g) x (2257 J / g)
q = 56425 J
Calore richiesto per convertire 100 ° C di acqua in 100 ° C di vapore = 56425
Passaggio 5: Calore richiesto per convertire il vapore da 100 ° C a vapore a 150 ° C
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
Calore richiesto per convertire il vapore da 100 ° C in vapore a 150 ° C = 2612,5
Passaggio 6: Trova l'energia termica totale
CaloreTotale = CalorePasso 1 + CalorePasso 2 + CalorePassaggio 3 + CalorePassaggio 4 + CalorePassaggio 5
CaloreTotale = 522,5 J + 8350 J + 10450 J + 56425 J + 2612,5 J
CaloreTotale = 78360 J
Risposta:
Il calore richiesto per convertire 25 grammi di ghiaccio di -10 ° C in vapore a 150 ° C è 78360 J o 78,36 kJ.