Câu hỏi
Bài tập áp dụng chương 1: ( Tính lượng hơi cần thiết cho các quá trình đun nóng) 1. Người ta dùng hơi nước có nhiệt lượng riêng lambda _(1)=2,17cdot 10^5 j/kg độ để đun trực tiếp 1m^3 dung dịch chất lỏng từ 298^circ K lên nhiệt độ 85^circ C mất 30 phút nhiệt tồn thất ra môi trường xung quanh là 200W.nhiệt dung riêng của chất lỏng C_(2)=10j/kg độ, Ở 25^circ C khối lượng riêng của chất lỏng là rho =1g/cm^3 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
(334 Phiếu)
Hồng Ngọc
người xuất sắc · Hướng dẫn 8 năm
Trả lời
**1. Tính khối lượng chất lỏng:*** Thể tích chất lỏng: V = 1 m³ = 10⁶ cm³* Khối lượng riêng: ρ = 1 g/cm³ = 1000 kg/m³* Khối lượng chất lỏng: m₂ = ρ * V = 1000 kg/m³ * 1 m³ = 1000 kg**2. Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho chất lỏng:*** Nhiệt độ ban đầu: T₁ = 298 K = 25 °C* Nhiệt độ cuối: T₂ = 85 °C* Nhiệt dung riêng của chất lỏng: C₂ = 10 J/kg.K* ΔT = T₂ - T₁ = 85 °C - 25 °C = 60 °C* Nhiệt lượng cần cung cấp cho chất lỏng: Q₂ = m₂ * C₂ * ΔT = 1000 kg * 10 J/kg.K * 60 K = 600000 J = 600 kJ**3. Tính nhiệt lượng tổn thất:*** Công suất tổn thất: P = 200 W* Thời gian đun: t = 30 phút = 1800 giây* Nhiệt lượng tổn thất: Q_loss = P * t = 200 W * 1800 s = 360000 J = 360 kJ**4. Tính tổng nhiệt lượng cần cung cấp:*** Tổng nhiệt lượng: Q_total = Q₂ + Q_loss = 600 kJ + 360 kJ = 960 kJ**5. Tính nhiệt lượng tỏa ra từ hơi nước:**Giả sử lượng hơi nước cần dùng là m₁ (kg). Quá trình bao gồm hai giai đoạn:* **Giai đoạn 1: Ngưng tụ hơi nước:** Nhiệt lượng tỏa ra khi hơi nước ngưng tụ ở 100°C (giả sử hơi nước ở 100°C): Q_ngưng = m₁ * λ₁ = m₁ * 2.17 * 10⁵ J/kg* **Giai đoạn 2: Làm nguội nước ngưng:** Nhiệt lượng tỏa ra khi nước ngưng tụ nguội xuống 85°C (giả sử nhiệt độ hơi nước ban đầu là 100°C): Q_nguội = m₁ * C * (100°C - 85°C) = m₁ * 10 J/kg.K * 15 K = 150m₁ JTổng nhiệt lượng tỏa ra từ hơi nước: Q₁ = Q_ngưng + Q_nguội = m₁ * 2.17 * 10⁵ J/kg + 150m₁ J**6. Xác định lượng hơi nước:**Giả sử toàn bộ nhiệt lượng tỏa ra từ hơi nước được hấp thụ bởi chất lỏng, ta có:Q₁ = Q_totalm₁ * 2.17 * 10⁵ J/kg + 150m₁ J = 960000 Jm₁ * (2.17 * 10⁵ + 150) = 960000m₁ ≈ 960000 / (217000 + 150) ≈ 4.41 kg**Kết luận:** Lượng hơi nước cần dùng cho quá trình đun nóng này xấp xỉ 4.41 kg. Lưu ý rằng đây là giá trị gần đúng do một số giả thiết được đưa ra (như nhiệt độ hơi nước ban đầu là 100°C). Trong thực tế, hiệu suất quá trình có thể thấp hơn do mất mát nhiệt.