В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится ацетон (С3Н6О) при температуре кипения t = 56 °С. При сообщении ацетону количества теплоты Q часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает механическую работу А. Удельная теплота парообразования ацетона L = 524∙103 Дж/кг, а его молярная масса М = 58∙10–3 кг/моль. Какая часть подведённого к ацетону количества теплоты идёт на увеличение внутренней энергии системы? Объёмом жидкого ацетона пренебречь.
физика 10-11 класс
2743
В соответствии с первым началом термодинамики, подводимое количество теплоты равно сумме изменения внутренней энергии системы и совершённой механической работы: Q = ∆U + A. При кипении ацетона происходит его изобарное расширение. Работа пара А = p∆V, где р – атмосферное давление, ∆V – изменение объёма.
Считая пар идеальным газом, воспользуемся уравнением Клапейрона – Менделеева для определения изменения объёма за счёт испарившегося ацетона массой ∆m: p∆V=νRT, где М =58∙10–3 кг/моль – молярная масса ацетона, Т = 56 + 273 = 329 К – температура кипения ацетона. Отсюда A=∆mRT/M
Количество теплоты Q, необходимое для испарения массы ∆т ацетона, пропорционально удельной теплоте парообразования L : Q = ∆mL.
Искомая величина определяется отношением ∆U/Q=1–RT/ML=0,91
Ответ: 0,91
Обсуждения
