Câu hỏi
2. Người ta dùng hơi nước có nhiệt lượng riêng lambda _(1)=2,17cdot 10^5 j/kg độ để đun gián tiếp một chất lỏng chứa trong tec có kích thước bên trong 2.0,5 .1 m nhiệt dung riêng của chất lỏng là 18 j/kg độ. Dung dịch lỏng này chiếm 3/4 thể tích téc. Nó được đun nóng từ 20^circ C lên 373^circ K mất 40 phút . Cho nhiệt tồn thất ra môi trường xunh quanh là 150 W, khối lượng riêng của chất lỏng là rho = 1g/cm^3 nhiệt độ của nước ngưng là 40^circ C Nhiệt dung riêng của nước ngưng là C=10J/kg độ. Hãy xác định lượng hơi nước dùng cho quá trình đun nóng này.
Giải pháp
4
(173 Phiếu)
Khôi Hải
thầy · Hướng dẫn 5 năm
Trả lời
**1. Tính thể tích và khối lượng chất lỏng:*** Thể tích téc: V_téc = 2m * 0.5m * 1m = 1 m³* Thể tích chất lỏng: V_chất lỏng = (3/4) * V_téc = (3/4) * 1 m³ = 0.75 m³* Khối lượng chất lỏng: m_chất lỏng = ρ * V_chất lỏng = 1000 kg/m³ * 0.75 m³ = 750 kg (chuyển đổi 1 g/cm³ = 1000 kg/m³)**2. Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho chất lỏng:*** Độ tăng nhiệt độ của chất lỏng: ΔT = 373 K - 20°C = 353°C (Lưu ý: 373K = 100°C)* Nhiệt lượng cần cung cấp cho chất lỏng: Q_chất lỏng = m_chất lỏng * c_chất lỏng * ΔT = 750 kg * 18 J/(kg°C) * 353°C = 4741500 J**3. Tính nhiệt lượng thất thoát ra môi trường:*** Thời gian đun: t = 40 phút = 2400 giây* Nhiệt lượng thất thoát: Q_thất thoát = P * t = 150 W * 2400 s = 360000 J**4. Tính nhiệt lượng tổng cộng cần cung cấp:*** Nhiệt lượng tổng cộng: Q_tổng = Q_chất lỏng + Q_thất thoát = 4741500 J + 360000 J = 5101500 J**5. Tính nhiệt lượng tỏa ra từ hơi nước:*** Giả sử khối lượng hơi nước là m_hơi nước (kg).* Nhiệt lượng tỏa ra khi hơi nước ngưng tụ ở 100°C: Q_ngưng tụ = m_hơi nước * λ₁ = m_hơi nước * 2.17 * 10⁵ J/kg* Nhiệt lượng tỏa ra khi nước ngưng tụ nguội từ 100°C xuống 40°C: Q_làm nguội = m_hơi nước * c * (100°C - 40°C) = m_hơi nước * 4186 J/(kg°C) * 60°C ( sử dụng nhiệt dung riêng của nước là 4186 J/kg°C)**6. Lập phương trình và giải:**Tổng nhiệt lượng tỏa ra từ hơi nước bằng nhiệt lượng cần cung cấp cho chất lỏng và nhiệt lượng thất thoát:Q_ngưng tụ + Q_làm nguội = Q_tổngm_hơi nước * 2.17 * 10⁵ J/kg + m_hơi nước * 4186 J/(kg°C) * 60°C = 5101500 Jm_hơi nước * (2.17 * 10⁵ + 251160) = 5101500 Jm_hơi nước * 420160 = 5101500 Jm_hơi nước ≈ 12.14 kg**Kết luận:** Lượng hơi nước cần dùng cho quá trình đun nóng này xấp xỉ 12.14 kg. Lưu ý rằng giá trị này được tính toán dựa trên nhiệt dung riêng của nước là 4186 J/kg°C, trong khi đề bài cho nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ là 10 J/kg°C (giá trị này có vẻ không chính xác). Nếu sử dụng giá trị 10 J/kg°C, kết quả sẽ khác đi đáng kể. Nên kiểm tra lại giá trị nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ trong đề bài.