Bereken de benodigde energie om ijs in stoom te veranderen

Dit uitgewerkte voorbeeldprobleem laat zien hoe de energie moet worden berekend die nodig is om de temperatuur van een monster te verhogen dat fase-veranderingen omvat. Dit probleem vindt de energie die nodig is om koud ijs om te zetten in hete stoom.

Ice to Steam Energy Problem

Wat is de hitte in Joules die nodig is om 25 gram ijs van -10 ° C om te zetten in stoom van 150 ° C?
Bruikbare informatie:
smeltwarmte van water = 334 J / g
verdampingswarmte van water = 2257 J / g
soortelijke warmte van ijs = 2,09 J / g · ° C
soortelijke warmte water = 4,18 J / g · ° C
specifieke stoomwarmte = 2,09 J / g · ° C
Oplossing:
De totale benodigde energie is de som van de energie om het ijs van -10 ° C tot 0 ° C te verwarmen, het ijs van 0 ° C te smelten tot water van 0 ° C, het water te verwarmen tot 100 ° C, water van 100 ° C om te zetten in 100 ° C stoom en verwarming van de stoom tot 150 ° C. Om de uiteindelijke waarde te krijgen, berekent u eerst de individuele energiewaarden en telt u ze op.
Stap 1: Benodigde warmte om de temperatuur van ijs te verhogen van -10 ° C naar 0 ° C Gebruik de formule
q = mcAT
waar
q = warmte-energie
m = massa
c = soortelijke warmte
ΔT = temperatuurverandering
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
Warmte vereist om de temperatuur van ijs te verhogen van -10 ° C tot 0 ° C = 522,5 J
Stap 2: Warmte vereist om ijs van 0 ° C om te zetten in water van 0 ° C
Gebruik de formule voor warmte:
q = m · ΔH_f
waar
q = warmte-energie
m = massa
AH_f = smeltwarmte
q = (25 g) x (334 J / g)
q = 8350 J
Benodigde warmte om ijs van 0 ° C om te zetten in water van 0 ° C = 8350 J
Stap 3: Warmte vereist om de temperatuur van 0 ° C water te verhogen tot 100 ° C water
q = mcAT
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
Warmte vereist om de temperatuur van 0 ° C water te verhogen tot 100 ° C water = 10450 J
Stap 4: Warmte vereist om water van 100 ° C om te zetten in stoom van 100 ° C
q = m · ΔH_v
waar
q = warmte-energie
m = massa
AH_v = verdampingswarmte
q = (25 g) x (2257 J / g)
q = 56425 J
Warmte vereist om water van 100 ° C om te zetten in stoom van 100 ° C = 56425
Stap 5: Warmte vereist om stoom van 100 ° C om te zetten in stoom van 150 ° C
q = mcAT
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
Warmte vereist om stoom van 100 ° C om te zetten in stoom van 150 ° C = 2612,5
Stap 6: Vind totale warmte-energie
Warmte_Totaal = Warmte_{Stap 1} + Warmte_{Stap 2} + Warmte_{Stap 3} + Warmte_{Stap 4} + Warmte_{Stap 5}
Warmte_Totaal = 522.5 J + 8350 J + 10450 J + 56425 J + 2612.5 J
Warmte_Totaal = 78360 J
Antwoord:
De benodigde warmte om 25 gram ijs van -10 ° C om te zetten in stoom van 150 ° C is 78360 J of 78,36 kJ.