Что нагреется быстрее медь или железо: 1001. На одинаковых горелках нагревались вода, медь и железо равной массы. Укажите, какой график (рис. 265) построен для воды, какой — для меди и какой — для железа. (При построении графика потери некоторого количества теплоты в окружающее пространство не
Содержание
в чем измеряется величина, формулы расчета, показатели для железа и алюминия
Каждое вещество способно проводить ток в разной степени, на эту величину влияет сопротивление материала. Обозначается удельное сопротивление меди, алюминия, стали и любого другого элемента буквой греческого алфавита ρ. Эта величина не зависит от таких характеристик проводника, как размеры, форма и физическое состояние, обычное же электросопротивление учитывает эти параметры. Измеряется удельное сопротивление в Омах, умноженных на мм² и разделенных на метр.
- Категории и их описание
- Характеристики металлов
- Достоинства меди
- Преимущества алюминия
- Показатели стали и железа
- Свойства натрия
- Правила и особенности вычисления
- Влияние температуры на измерение
Категории и их описание
Любой материал способен проявлять два типа сопротивления в зависимости от подаваемого на него электричества. Ток бывает переменным или постоянным, что значительно влияет на технические показатели вещества.
Так, существуют такие сопротивления:
- Омическое. Проявляется под воздействием постоянного тока. Характеризует трение, которое создается движением электрически заряженных частиц в проводнике.
- Активное. Определяется по такому же принципу, но создается уже под действием переменного тока.
В связи с этим определений удельной величины тоже два. Для постоянного тока она равна сопротивлению, которое оказывает единица длины проводящего материала единичной фиксированной площади сечения. Потенциальное электрополе воздействует на все проводники, а также полупроводники и растворы, способные проводить ионы. Эта величина определяет проводящие свойства самого материала. Форма проводника и его размеры не учитываются, поэтому ее можно назвать базовой в электротехнике и материаловедении.
При условии прохождения переменного тока удельная величина рассчитывается с учетом толщины проводящего материала.
Здесь уже происходит воздействие не только потенциального, но и вихревого тока, кроме того, принимается во внимание частота электрических полей. Удельное сопротивление этого типа больше, чем при постоянном токе, поскольку здесь идет учет положительной величины сопротивления вихревому полю. Также эта величина зависит от формы и размеров самого проводника. Именно эти параметры и определяют характер вихревого движения заряженных частиц.
Переменный ток вызывает в проводниках определенные электромагнитные явления. Они очень важны для электротехнических характеристик проводящего материала:
- Скин-эффект характеризуется ослаблением электромагнитного поля тем больше, чем дальше оно проникает в среду проводника. Это явление также носит название поверхностного эффекта.
- Эффект близости снижает плотность тока благодаря близости соседних проводов и их влиянию.
Эти эффекты являются очень важными при расчете оптимальной толщины проводника, так как при использовании провода, у которого радиус больше глубины проникновения тока в материал, остальная его масса останется незадействованной, а следовательно, такой подход будет неэффективным.
В соответствии с проведенными расчетами эффективный диаметр проводящего материала в некоторых ситуациях будет следующим:
- для тока в 50 Гц — 2,8 мм;
- 400 Гц — 1 мм;
- 40 кГц — 0,1 мм.
Ввиду этого для высокочастотных токов активно применяется использование плоских многожильных кабелей, состоящих из множества тонких проводов.
Характеристики металлов
Удельные показатели металлических проводников содержатся в специальных таблицах. По этим данным можно производить необходимые дальнейшие расчеты. Пример такой таблицы удельных сопротивлений можно увидеть на изображении.
На таблице видно, что наибольшей проводимостью обладает серебро — это идеальный проводник среди всех существующих металлов и сплавов. Если рассчитать, сколько потребуется провода из этого материала для получения сопротивления в 1 Ом, то выйдет 62,5 м. Проволоки из железа для такой же величины понадобится целых 7,7 м.
Достоинства меди
Какими бы замечательными свойствами ни обладало серебро, оно является слишком дорогим материалом для массового использования в электросетях, поэтому широкое применение в быту и промышленности нашла медь. По величине удельного показателя она стоит на втором месте после серебра, а по распространенности и простоте добычи намного лучше его. Медь обладает и другими преимуществами, позволившими ей стать самым распространенным проводником. К ним относятся:
- высокая стойкость к коррозии;
- механическая прочность;
- устойчивость к деформациям;
- легкость фиксирования путем пайки и сварки;
- высокая обрабатываемость (благодаря мягкости медь раскатывают в листы любой толщины, а вытягиваемая из нее проволока может быть настолько тонкой, что ее сечение будет иметь значение тысячных миллиметра).
Для применения в электротехнике используют рафинированную медь, которая после плавки из сульфидной руды проходит процессы обжигания и дутья, а далее обязательно подвергается электролитической очистке.
После такой обработки можно получить материал очень высокого качества (марки М1 и М0), который будет содержать от 0,1 до 0,05% примесей. Важным нюансом является присутствие кислорода в крайне малых количествах, так как он негативно влияет на механические характеристики меди.
Часто этот металл заменяют более дешевыми материалами — алюминием и железом, а также различными бронзами (сплавами с кремнием, бериллием, магнием, оловом, кадмием, хромом и фосфором). Такие составы обладают более высокой прочностью по сравнению с чистой медью, хотя и меньшей проводимостью.
Преимущества алюминия
Хоть алюминий обладает большим сопротивлением и более хрупок, его широкое использование объясняется тем, что он не настолько дефицитен, как медь, а следовательно, стоит дешевле. Удельное сопротивление алюминия составляет 0,028, а его низкая плотность обеспечивает ему вес в 3,5 раза меньше, чем медь.
Для электрических работ применяют очищенный алюминий марки А1, содержащий не более 0,5% примесей. Более высокую марку АВ00 используют для изготовления электролитических конденсаторов, электродов и алюминиевой фольги. Содержание примесей в этом алюминии составляет не более 0,03%. Существует и чистый металл АВ0000, включающий не более 0,004% добавок. Имеют значение и сами примеси: никель, кремний и цинк незначительно влияют на проводимость алюминия, а содержание в этом металле меди, серебра и магния дает ощутимый эффект. Наиболее сильно уменьшают проводимость таллий и марганец.
Алюминий отличается хорошими антикоррозийными свойствами. При контакте с воздухом он покрывается тонкой пленкой окиси, которая и защищает его от дальнейшего разрушения. Для улучшения механических характеристик металл сплавляют с другими элементами.
Показатели стали и железа
Удельное сопротивление железа по сравнению с медью и алюминием имеет очень высокие показатели, однако благодаря доступности, прочности и устойчивости к деформациям материал широко используют в электротехническом производстве.
Хоть железо и сталь, удельное сопротивление которой еще выше, имеют существенные недостатки, изготовители проводникового материала нашли методы их компенсирования. В частности, низкую стойкость к коррозии преодолевают путем покрытия стальной проволоки цинком или медью.
Свойства натрия
Металлический натрий также очень перспективен в проводниковом производстве. По показателям сопротивления он значительно превышает медь, однако имеет плотность в 9 раз меньше, чем у неё. Это позволяет использовать материал в изготовлении сверхлёгких проводов.
Металлический натрий очень мягкий и совершенно неустойчив к любого рода деформационным воздействиям, что делает его использование проблемным — провод из этого металла должен быть покрыт очень прочной оболочкой с крайне малой гибкостью. Оболочка должна быть герметичной, так как натрий проявляет сильную химическую активность в самых нейтральных условиях. Он моментально окисляется на воздухе и демонстрирует бурную реакцию с водой, в том числе и с содержащейся в воздухе.
Еще одним плюсом использования натрия является его доступность. Его можно получить в процессе электролиза расплавленного хлористого натрия, которого в мире существует неограниченное количество. Другие металлы в этом плане явно проигрывают.
Чтобы рассчитать показатели конкретного проводника, необходимо произведение удельного числа и длины проволоки разделить на площадь ее сечения. В результате получится значение сопротивления в Омах. Например, чтобы определить, чему равно сопротивление 200 м проволоки из железа с номинальным сечением 5 мм², нужно 0,13 умножить на 200 и разделить полученный результат на 5. Ответ — 5,2 Ом.
Правила и особенности вычисления
Для измерения сопротивления металлических сред пользуются микроомметрами. Сегодня их выпускают в цифровом варианте, поэтому проведенные с их помощью измерения отличаются точностью. Объяснить ее можно тем, что металлы обладают высоким уровнем проводимости и имеют крайне маленькое сопротивление.
Для примера, нижний порог измерительных приборов имеет значение 10 -7 Ом.
С помощью микроомметров можно быстро определить, насколько качественен контакт и какое сопротивление проявляют обмотки генераторов, электродвигателей и трансформаторов, а также электрические шины. Можно вычислить присутствие включений другого металла в слитке. Например, вольфрамовый кусок, покрытый позолотой, показывает вдвое меньшую проводимость, чем полностью золотой. Тем же способом можно определить внутренние дефекты и полости в проводнике.
Чтобы рассчитать параметры провода — его длину, диаметр и сопротивление — потребуется всего лишь знать величину его удельного значения ρ.
Формула удельного сопротивления выглядит следующим образом: ρ = Ом · мм2/м. Словами ее можно описать как сопротивление 1 метра проводника, имеющего площадь сечения 1 мм². Температура подразумевается стандартная — 20 °C.
Влияние температуры на измерение
Нагревание или охлаждение некоторых проводников оказывает значительное влияние на показатели измерительных приборов.
В качестве примера можно привести следующий опыт: необходимо подключить к аккумулятору спирально намотанную проволоку и подключить в цепь амперметр.
Чем сильнее нагревается проводник, тем меньше становятся показания прибора. Сила тока имеет обратно пропорциональную зависимость от сопротивления. Следовательно, можно сделать вывод, что в результате нагрева проводимость металла уменьшается. В большей или меньшей степени так ведут себя все металлы, однако изменения проводимости у некоторых сплавов практически не наблюдается.
Примечательно, что жидкие проводники и некоторые твердые неметаллы имеют тенденцию уменьшать свое сопротивление с повышением температуры. Но и эту способность металлов ученые обратили себе на пользу. Зная температурный коэффициент сопротивления (α) при нагреве некоторых материалов, можно определять внешнюю температуру. Например, проволоку из платины, размещенную на каркасе из слюды, помещают в печь, после чего проводят измерение сопротивления. В зависимости от того, насколько оно изменилось, делают вывод о температуре в печи.
Такая конструкция называется термометром сопротивления.
Если при температуре t0 сопротивление проводника равно r0, а при температуре t равно rt, то температурный коэффициент сопротивления равен
Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200 °C).
Разница между медной посудой и чугунной
Кулинария — это универсальный процесс, который происходит независимо от страны, финансового положения или культуры. Это практикуется с незапамятных времен. Раньше это было просто потому, что большинство овощей ели частично приготовленными или сырыми.
Пищевая Викторина
Проверьте свои знания по темам, связанным с едой
1 / 10
Что из этого добавлено на этикетку продукта, потому что люди иногда не едят этого ДОСТАТОЧНО?
Жир
кальций
Соль
холестерин
2 / 10
Цитрусовые являются отличным источником _______?
кальций
Витамин С
Витамин B
Витамин А
3 / 10
Какое из этих блюд изначально не было мексиканским?
Лепешки
Чили Релленос
энчилады
суши
4 / 10
Какой молочный продукт получают путем сбивания сливок или молока?
йогурт
Масло
Сыр
Мороженое
5 / 10
Мы большие красные и водянистые изнутри.
Охраняется твердой оболочкой. Кто мы?
Манго
Ананас
Яблоко
Арбуз
6 / 10
Какое масло используется для жарки во фритюре?
Оливковое масло
Кокосовое масло
Растительное масло
Кукурузное масло
7 / 10
Какая группа продуктов состоит из продуктов с высоким содержанием клетчатки, таких как мюсли, цельнозерновой хлеб и овсянка?
Зерна
Мясо и бобы
Овощи
8 / 10
Какое масло содержит много мононенасыщенных жиров?
Оливковое масло
Рапсовое масло
Растительное масло
Кукурузное масло
9 / 10
Какое сладкое блюдо обычно подают после основного блюда, чтобы завершить трапезу?
Фруктовый салат
шербет
фут
Вельвет
10 / 10
Мы выглядим как клубничка, но мы ею не являемся. Кто мы?
Кокос
виноград
Личи
Яблоко
ваш счет
Однако в последние годы появились новые блюда, супы и другие блюда. Почти никто не ест недоваренные или сырые овощи.
Основные выводы
- Медная посуда изготовлена из меди, отличного проводника тепла, и часто используется профессиональными поварами для приготовления нежных соусов или блюд. Чугунная посуда изготовлена из железа и известна своей долговечностью и сохранением тепла.
- Медная посуда более дорогая и требует особого ухода, чтобы предотвратить обесцвечивание или повреждение, в то время как чугунная посуда доступна по цене и не требует особого ухода. Медная посуда также легче и удобнее в обращении, чем чугунная.
- Медная посуда может вступать в реакцию с некоторыми продуктами, а чугун может добавлять железо в приготовленные продукты. Медная посуда лучше всего подходит для приготовления деликатных блюд, требующих точного контроля температуры, а чугунная посуда отлично подходит для обжаривания, жарки и тушения.
Медная посуда против чугуна
Разница между медной посудой и чугунной заключается в том, что первая требует гораздо большего ухода, тогда как чугун, который долгое время не чистился, можно использовать для костра.
Чугунные сковороды довольно долговечны по сравнению с другой посудой для приготовления пищи.
Хотите сохранить эту статью на потом? Нажмите на сердечко в правом нижнем углу, чтобы сохранить в свой собственный блок статей!
Медная посуда относится к кухонным приборам на основе меди. В результате он обладает всеми качествами металла. Благодаря большой теплопроводности рекомендуется для быстрого обжаривания. Их можно использовать в течение длительного времени, а также безопасно использовать в духовке.
У них также есть определенные недостатки, такие как тот факт, что они требуют ухода, который можно использовать с кислыми продуктами.
чугун сковорода состоит из железа, если оно состарено или покрыто эмалью. Железо прочное и долговечное, оно может выдерживать суровые температуры. Неочищенный чугун можно использовать для гриля и костров. Следует избегать костров при использовании эпоксидного железа.
Оба готовят вкусные блюда, исключая источник тепла.
Сравнительная таблица
| Параметры сравнения | Купер Купер | Чугун |
|---|---|---|
| По весу | Он легче по весу по сравнению с аналогом. | Поскольку он сделан из, он довольно тяжелый по своей природе. |
| Цена | Это немного дорого, так как медь дорогая по своей природе. | Это не так дорого! В частности, для предварительно выдержанных/голых металлических вариантов. |
| Возможность нагрева | Медная посуда лучше справляется с нагревом и обеспечивает равномерное распределение тепла. | Ручка станет очень горячей! Рукавицы или прихватки следует использовать часто. |
| Характер реактивности | Быстро реагирует на перепады температуры, что полезно при обжаривании. | Приправы не могут часто обрабатывать очень кислые продукты без повторной приправы. |
| Хрупкость | На определенном этапе луженую гильзу придется заново лужить. | В эмалированных вариантах фарфор немного хрупкий. Избегайте ударов по нему металлическими столовыми приборами или основанием раковины. |
Что такое медная посуда?
По словам профессиональных поваров и блогера-гурмана Дэниела Грицера из «Practice Foods», медная посуда — это «суперкар класса люкс в индустрии посуды». Медная посуда, как и спортивный автомобиль высокого класса, стоит недешево.
Однако высокая стоимость приводит к большой теплоемкости, что имеет ряд преимуществ.
Медь нагревается быстрее, чем нержавеющая сталь и алюминий, что позволяет пользователям быстро нагревать материалы, экономя время и энергию и тем самым повышая эффективность.
Функция равномерного распределения тепла уменьшает неравномерное приготовление и пригорание/прилипание пищи, вызванное неравномерным нагревом и проблемными зонами.
По данным Serious Eats, он также быстро реагирует на изменения температуры, что полезно при приготовлении рыбы, ракообразных, соусов, карамели и шоколада.
Медная посуда, как спортивный автомобиль высокого класса, требует тщательного ухода. Начнем с того, что он не подходит для мытья посуды. Таким образом, все компоненты необходимо мыть вручную. Во-вторых, необходимо высушить любые компоненты сразу после их очистки, чтобы избежать пятен или обесцвечивания, вызванных каплями воды.
Наконец, вы должны регулярно чистить медную посуду, чтобы предотвратить коррозию и сохранить ее великолепный блеск.
Токсичность меди возникает, когда медь химически соединяется с кислыми и щелочными (насыщенные фрукты и овощи, бобовые, орехи) веществами, плавится, а затем паразитирует в любом блюде, которое готовится, вызывая тошноту, рвоту и диарею.
Поэтому используйте медную посуду, покрытую нереакционноспособным материалом, который не был поврежден.
Что такое чугун?
Чугунная посуда, состаренная или эмалированная, сделана из железа. Железо может противостоять экстремальным температурам, оно прочное и долговечное. Неполированный чугун также можно использовать на костре и в кулинарии.
При использовании эмалированного железа следует избегать возгорания.
Оба готовят отличную еду, за исключением источника тепла.
Кусочки расплавленного железа и стали смешиваются в чугунных литейных машинах для создания деталей кухонной посуды. После этого расплавленную смесь выливают в формовочную смесь. Эти способности оттачивались веками и выполняются на заводе-изготовителе.
Они освобождают кухонную утварь, разбивая плесень как только он остынет. Посуда изготовлена из железа, а производитель добавляет в смесь добавки для повышения содержания углерода в атмосфере, в результате чего получается идеальная смесь железа.
Чугунная посуда быстро зарекомендовала себя как надежный предмет кухонной утвари в домах по всему миру. Даже сегодня некоторые люди недоумевают, почему чугунные вещи могут быть такими дорогими.
Класс предметов, используемых для производства комбинации черных металлов, может быть напрямую связан со стоимостью компонента кухонной посуды. Интересует метод рендеринга.
Производители, которые распространяют товары из материалов более низкого качества, будут производить более дешевый конечный продукт.
Основные различия между медной посудой и чугунной
- Медная посуда легче по весу по сравнению с аналогами. С другой стороны, чугун As тяжелый по своей природе.
- Медная посуда немного дороже, так как медь дорогая по своей природе, а чугун не такой дорогой! В частности, для предварительно выдержанных/голых металлических вариантов.
- Медная посуда лучше справляется с нагревом и обеспечивает равномерное распределение тепла. С другой стороны, чугун будет очень горячим! Рукавицы или прихватки следует использовать часто.
- Медная посуда быстро реагирует на перепады температуры, что полезно при обжаривании. Чугун не может обрабатывать очень кислые продукты на постоянной основе без повторной приправы.
- На определенном этапе луженую гильзу придется повторно лужить в медной посуде. Чугун, напротив, хрупкий. Следует избегать ударов по нему металлическими столовыми приборами или основанием раковины.
Рекомендации
- https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-020-09970-z
- https://www.ingentaconnect.com/contentone/asp/jctn/2019/00000016/00000011/art00016
Один запрос?
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️
Сандип Бхандари
Сандип Бхандари имеет степень бакалавра вычислительной техники Университета Тапар (2006 г.). Имеет 20-летний опыт работы в сфере технологий. Он проявляет большой интерес к различным техническим областям, включая системы баз данных, компьютерные сети и программирование. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.
Конечная температура после помещения теплого металла в более холодную воду: Задачи 1
Конечная температура после помещения теплого металла в более холодную воду: Задачи 1 — 15
Когда теплый металл помещают в более холодную воду, какой получается конечная температура?
Проблемы 1 — 15
Перейти к расчету конечной температуры при смешивании металла и воды
Перейти к расчету конечной температуры при смешивании двух проб воды
Назад в меню термохимии
Задача №1: Кусок медной трубки массой 610 г нагревают до 95,3 °С и помещают в изолированный сосуд, содержащий 45,0 г воды при температуре 36,5 °С.
Предполагая отсутствие потерь воды и теплоемкость сосуда 10,0 Дж/К, какова конечная температура системы (C p меди = 0,387 Дж/г-К)?
Решение:
1) Эту проблему можно резюмировать следующим образом:
q потеряно медью = q получено водой + q получено калориметром
2) Поэтому:
(610, г) (95,3 °C − x) (0,387 Дж·г¯ 1 K¯ 1 ) = (45,0 г) (x − 36,5 °C) (4,184 Дж·г¯ 1 °C ¯ 1 ) + [(10,0 Дж/К) (х — 36,5 °С)]
Комментарий: K и °C взаимно исключаются, потому что °C в этой задаче представляет собой разность температур (а не одно конкретное значение) и «размер» одного K = одному °C.
3) Разве алгебра не забавна?
22497,471 — 236,07х = 198,28х — 7237,22
424,35х = 29734,691
х = 70,1 °С
Задача № 2: Образец вещества массой 45,0 г при 55,0 °C (s = 1,66 кал/г °C) был помещен в калориметр в виде кофейной чашки (c = 4,20 кал/°C), который содержал 50,0 г этилового спирта при 25,0°С (s = 0,590 кал/г°С).
Какова результирующая температура?
Комментарий перед решением: обратите внимание, что в этой задаче используются калории, а не джоули. На технику решения это не влияет.
Решение:
1) Составьте следующее уравнение:
(масса вещества) (Δt вещества) (C p вещества) = (масса спирта) (Δt спирта) (C p спирта) + (калориметрическая постоянная) (Δt спирта)
Существует неявное предположение, что спирт и калориметр начинаются при одной и той же температуре. Это очень надежное предположение.
2) Вставьте соответствующие значения:
(45,0 г) (55,0 − x) (1,66 кал/г °C) = (50,0 г) (x − 25,0) (0,590 кал/г °C) + (4,20 кал/°C) (x − 25,0)
3) Получается алгебра:
4108,5 — 74,7х = 29,5х — 737,5 + 4,2х — 105
х = 45,7 °С
Задача №3: Кольцо из чистого золота и кольцо из чистого серебра имеют общую массу 17,0 г.
Два кольца нагревают до 65,4°С и опускают в 12,4 мл воды при 22,3°С. Когда достигается равновесие, температура воды составляет 24,7 °С. Какова масса золотого кольца?
Решение:
1) Составьте следующее уравнение:
(масса золота) (Δt золота) (C p золота) + (массы серебра) (Δt серебра) (C p серебра) = (массы воды) (Δt воды) (C p воды)
2) Вставьте соответствующие значения:
(x) (40,7 °С) (0,129 Дж г¯ 1 °С¯ 1 ) + (17,0 г − х) (40,7 °С) (0,237 Дж г¯ 1 °С¯ 1 ) = (12,4 г) (2,4 °С) (4,184 Дж г¯ 1 °С¯ 1 )
3) Алгебра:
х = 8,98 г
4) Комментарии:
а) Я посмотрел значения удельной теплоемкости золота и серебра в Интернете. Кстати, вы уже должны были запомнить удельную теплотворную способность жидкой воды.
б) Термины для масс золотых и серебряных колец исходят из того, что их сумма равна 17,0 г.
Мы присваиваем «x» массе золотого кольца, поэтому масса серебряного кольца равна 17,0 минус x.Задача №4: Образец алюминия массой 5,00 г (удельная теплоемкость = 0,89 Дж·г¯ 1 90,036 °С¯ 1 ) и образец железа массой 10,00 г (удельная теплоемкость = 0,45 Дж г¯ 1 °С¯ 1 ) нагревают до 100,0 °С. Затем смесь горячего железа и алюминия по каплям опускают в 91,9 г воды при 23,7°С. Рассчитайте конечную температуру смеси металла и воды, при условии отсутствия потерь тепла в окружающую среду.
Решение:
1) Настройте это:
q Al + q Fe = q вода
(5,00 г) (100 °C − x) (0,89Дж г¯ 1 °С¯ 1 ) + (10,00 г) (100 °С − x) (0,45 Дж г¯ 1 °С¯ 1 ) = (91,9 г) (х − 23,7 ° В) (4,184 Дж г¯ 1 °С¯ 1 )
2) Давайте немного посчитаем (и отбросим все единицы):
(445 — 4,45x) + (450 — 4,5x) = 384,5096x — 9112,87752
393,4596х = 10007,87752
х = 25,4 °С
Задача №5: Образец металлического железа массой 50,6 г нагревают и помещают в 104,0 г воды при 190,7 ° C в калориметре.
Если конечная температура образца железа и воды равна 24,3 °С, какой была температура образца железа, когда его поместили в воду?
Решение:
1) тепло, отдаваемое железом = тепло, получаемое водой:
(масса железа) (Δt железа) (C p железа) = (масса воды) (Δt воды) (C p воды)
(50,6 г) (x — 24,3 °C) (0,450 Дж/г °C) = (104,0 г) (4,6 °C) (4,184 Дж/г °C)
4,6 получилось из 24,3 минус 19.7.
x − 24,3 °C – это Δt железа. Он перешел от высокой температуры «x» к более низкой температуре 24,3 ° C.
2) Найдите х:
(50,6x — 1229,58) (0,450) = 2001,6256
22,77х — 553,311 = 2001,6256
22,77х = 2554,9366
х = 112,2 °С
Задача № 6: Кусок медной трубки весом 505,0 г нагревают до 99,9 °C и помещают в изолированный сосуд, содержащий 59,8 г воды при 24,8 °C. Предполагая отсутствие потерь воды и теплоемкость сосуда 10,0 Дж/К, какова конечная температура системы? (С p меди = 0,387 Дж/г К)
Решение:
Решение не предоставлено.
Обратите внимание, что значения K и °C в задаче отменяются. Это связано с тем, что (а) температуры в фактических расчетах представляют собой разницу между двумя значениями температуры и (б) «размер» 1 К равен «размеру» 1 ° C.
Задача № 7: Какой объем воды с температурой 18,5 °С нужно добавить вместе с куском железа массой 1,23 кг (С p = 0,449 Дж/г °С) при температуре 68,5 °С в изолированном сосуде , чтобы конечная температура смеси вода/металл оставалась постоянной и составляла 25,6 °C?
Решение:
тепло, отдаваемое металлом = тепло, получаемое водой
(1230 г) (42,9 °C) (0,449 Дж/г °C) = (масса) (4,184 Дж/г °C) (7,1 °C)
масса = 797,562 грамма
округление до 3 цифр кажется разумным
798 мл
Задача № 8: A 2,00 x 10 2 г латунного блока при 85,0 °C помещают в чашку из пенопласта, содержащую 2,00 x 10 2 г воды при 50,0 °C.
Тепло не передается чашке или окружающей среде. Найдите конечную температуру смеси.
Решение:
Для решения этой проблемы требуется удельная теплоемкость латуни. Используйте этот сайт, чтобы найти значение.
Решение остается за читателем.
Задача №9: Для двух одинаковых блоков T f является средним значением начальных температур, так что T f = 1/2 (T 1 + T 2 ). Покажите для системы из двух блоков, полностью изолированных от окружающей среды, что это верно. (Подсказка: так как блоки сделаны из одного и того же материала, они будут иметь одинаковую C стр .)
Решение:
Я буду использовать T 1 для начальной температуры теплого блока и T 2 для начальной температуры холодного блока.
тепла, потерянного теплым блоком = тепло, полученное холодным блоком
(масса) (ΔT теплого ) (C p ) = (масса) (ΔT холодного ) (C p )
для одинаковых блоков, масса = масса и C p = C p ; поэтому:
ΔТ теплый = ΔT холодный
T 1 − T f = T f − T 2
2T 900 15 ф = Т 1 + Т 2
Т ф = 1/2 (Т 1 + Т 2 )
Задача №10: 50,0 г меди при 200,0 °C помещают в лед при 0,0 °C.
Сколько граммов льда растает?
Решение:
1) Температура меди понизится до нуля по Цельсию, выделив определенное количество тепла:
(50,0 г) (200,0 °С) (0,385 Дж/г °С) = 3850 Дж
2) Все тепло от меди плавит лед:
(334,16 Дж/г) (х) = 3850 Дж
x = 11,5 г (до трех знаков фиг.)
Задача №11: Предположим, что 0,82 г воды конденсируется на 75,0-граммовом железном блоке, который изначально имеет температуру 24,0 °C.? Если выделяющееся при конденсации тепло идет только на нагрев железного бруска, то какова конечная температура (в °С) железного бруска?
Решение:
(0,82 г / 18,01532 г/моль) (40,7 кДж/моль) = 1,8525673 кДж = 1852,5673 Дж теряется с водой
Для того, чтобы продолжить расчет, нужно знать удельную теплоемкость железа. В этом источнике указано 0,444 Дж/г°С.
1852,5673 Дж = (75,0 г) (x) (0,444 Дж/г °C)
x = 55,6 °C изменение
24,0 °С + 55,6 °С = 79,6 °С
Задача №12: 400,0 г железа нагревают в пламени, а затем бросают в химический стакан, содержащий 1,00 кг воды.
Исходная температура воды была 20,0 °С, а конечная температура воды и железа после достижения теплового равновесия составила 32,8 °С. Какова была первоначальная температура раскаленного железного стержня? (Предположим, что тепло не передается стакану или окружающему воздуху.)
Решение:
q железо = q вода
(400,0 г) (x − 32,8 °C) (0,444 Дж/г °C) = (1000 г) (12,8 °C) (4,184 Дж/г °C)
177,6х — 5825,28 = 53555,2
х = 334,35 °С
Инжир до трех знаков, 334 °C
Задача № 13: Металлический образец массой 30,66 г имеет температуру 81,0 °C, когда его помещают в чашку из пенопласта, содержащую 40,0 г воды при 23,0 °C. Температура воды повысилась до 25,0 °С. Теплоемкость чашки 42 Дж/°С.
а) Сколько джоулей потерял металл в воде?
(б) Какова удельная теплоемкость металла?
(c) Какова атомная масса металла?
(d) Какой это металл?
Решение:
q = [(40,0 г) (2,0 °C) (4,184 Дж/г °C)] + [(42 Дж/°C) (2,0 °C)] = 418,72 Дж (ответ на вопрос а)
418,72 Дж = (30,66 г) (56,0 °С) (х)
х = 0,244 Дж/г°С) (ответ на б)
Используйте закон Дюлонга-Пти для атомной массы:
(удельная теплоемкость) умножить на (атомную массу) = 3R
(0,244 Дж/г °C) (x) = (3) (8,31447 Дж/К моль)
х = 102,2 г/моль (ответ на вопрос в)
Примечание: °C и K взаимно исключаются, потому что «размер» каждой единицы измерения температуры одинаков, 1 °C = 1 K.
Родий ближе всего с 102,9 г/моль (ответ на d)
Поиск удельной теплоемкости для Rh, я нашел 0,242 Дж/г C.
Задача №14: Неочищенный образец цинка имеет массу 7,35 г. Образец реагирует со 150,00 г разбавленной соляной кислоты внутри калориметра. Масса калориметра 520,57 г, удельная теплоемкость 0,400 Дж/г°С. При протекании реакции температура внутри калориметра повышается с 14,5°С до 29°С.0,7 °С. Какова процентная чистота образца цинка?
Комментарий: мы предполагаем, что плотность раствора HCl составляет 1,00 г/мл, а удельная теплоемкость раствора HCl такая же, как у чистой воды.
Решение:
1) Суммарная энергия, выделяемая при реакции цинка с HCl:
q = (масса воды) (Δt) (C p вода) + (масса калориметра) (Δt) (C p калориметр)
q = (150,0 г) (15,2 °C) (4,184 Дж/г °C) + (370,57 г) (15,2 °C) (0,400 Дж/(г °C))
q = 9539,52 + 2253,0656 = 11792,5856 Дж
Примечание: 370,57 получается из 520,57 минус 150,00
2) Теперь нам нужно посмотреть, сколько цинка выделяет вышеуказанное количество тепла.
Для этого нам понадобится энтальпия этой реакции:
Zn(т) + 2HCl(водн.) —> ZnCl 2 (водн.) + H 2 (г)
Поиск в Интернете (см. задачу 5.66) приводит к значению -152,4 кДж на моль Zn.
Этот расчет:
11792,5856 Дж разделить на 152400 Дж/моль = 0,07738 моль Zn
Тогда этот расчет:
0,07738 моль умножить на 65,409 г/моль = 5,06 г
3) Определите процентное содержание цинка в образце:
(5,06 г / 7,35 г) умножить на 100 = 68,8% (до трех цифр)
Задача № 15: Кусок железа весом 25,75 г и кусок золота весом 28,45 г, каждый при температуре 100,0 °C, были брошены в 570,0 мл воды при температуре 17,70 °C. Молярная теплоемкость железа и золота равна 25,19 Дж моль¯ 1 °С¯ 1 и 25,41 Дж моль¯ 1 °С¯ 1 соответственно. Какова конечная температура воды и кусков металла?
Решение:
1) Установка для решения проблемы:
общее количество джоулей, выделяемых железом + общее количество джоулей, выделяемых золотом = общее количество джоулей, поглощаемых водой
(25,75 г / 55,845 г/моль) (100,0 − x) (25,19 Дж/моль °C) + (28,45 г / 196,97 г/моль) (100,0 − x) (25,41 Дж/моль °C) = (570,00 г ) (х — 17,70) (4,184 Дж/г °С)
Найдите x, то есть конечную температуру.
2) Вот что означают некоторые термины:
(25,75 г / 55,845 г/моль) —> моль Fe
(28,45 г / 196,97 г/моль) —> моль золота
(100,0 − x) —> изменение температуры Fe и Au (каждая из них начинается со 100 °C и снижается до конечной температуры, обозначенной буквой «x»)
(x − 17,70) —> изменение температуры воды
Обратите внимание, что удельная теплоемкость воды измеряется в граммах, а Fe и Au — в молях. Это нормально, поскольку я использую моли Fe и Au (чтобы компенсировать моль в удельной теплоемкости Fe и Au) и использую граммы воды (чтобы компенсировать граммы в удельной теплоемкости воды). Каждая единица будет отменена должным образом.
Задача №16: Рассчитайте количество граммов льда, которое растает, если 1000,0 г железа при температуре 500,0 °C бросить в смесь льда и воды. Теплота плавления воды 334,166 Дж/г. Удельная теплоемкость железа = 0,448 Дж/г°С. Предположим, что льда достаточно, чтобы некоторое его количество осталось после достижения теплового равновесия.
Решение:
Последнее предложение имеет решающее значение, потому что оно гарантирует, что температура не изменится, только лед растает, а вся система останется при нуле по Цельсию.
1) Определить энергию, выделяемую железом:
q = (масса) (изменение температуры) удельная теплоемкость)
q = (1000,0 г) (500,0 °C) (0,448 Дж/г °C)
q = 224000 Дж
Тот факт, что некоторое количество льда осталось, позволяет нам точно знать, что температура железа упадет с 500,0 °C до 0 °C.
2) Определите лед, который растает:
224000 Дж разделить на 334,166 Дж/г = 670,3 г
3) Эту проблему можно было бы решить так:
(1000,0 г) (500,0 °C) (0,448 Дж/г °C) = x / 334,166 Дж/г
Здесь предполагается, что 100% энергии, теряемой железом, идет на таяние льда.
Задача №17: 18,0 мл воды при 28,0 °C добавляют в горячую сковороду. Вся вода превращается в пар при температуре 100,0 °C.
Масса кастрюли 1,25 кг, молярная теплоемкость железа 25,19 Дж/моль °С. Как меняется температура сковороды?
Решение:
1) Определить потребность в энергии для нагрева и кипячения воды:
тепло:
q = (18,0 г) (72,0 °C) (4,184 Дж/г °C) = 5422,464 Дж = 5,422464 кДжварить:
q = (40,7 кДж/моль) (18,0 г / 18,0 г/моль) = 40,7 кДжвсего:
40,7 кДж + 5,422464 кДж = 46,122464 кДжНе буду округлять до окончательного ответа.
2) Определить изменение температуры сковороды:
46122,464 Дж = (22,38338 моль) (Δt) (25,19 Дж/моль °C)
Δt = 81,8 °С
Обратите внимание, что используются моли железа, а не граммы. Это связано с единицами измерения удельной теплоемкости, предусмотренными в задаче.
Задача № 18: Медный шарик массой 125 граммов находится при температуре 145 °C. Этот шарик помещают в калориметр, содержащий 25,0 граммов льда при температуре -35,0 °C.
Какой будет конечная температура медного шарика? (удельная теплоемкость меди = 0,387 Дж/г°С)
Решение:
Медный шар отдает тепло льду. Весь лед сначала нагреется до 0°С, а затем начнет таять. Когда лед тает, создается система жидкий лед, температура которой остается равной 0 °C. Если медь расплавит весь лёд, то только тогда жидкая вода перейдёт от нуля °С до некоторой конечной, равновесной с медью температуры.
1) Давайте нагреем лед с −35 °C до 0 °C и посмотрим, сколько энергии на это потребуется.
q = (25 г) (35 °C) (2,06 Дж/г °C) q = 1802,5 Дж
2) Посмотрим, что произойдет с температурой меди при удалении 1802,5 Дж.
1802,5 Дж = (125 г) (x) (0,387 Дж/г°C)
х = 37,26 °С
145 — 37,26 = 107,74 °С
3) Теперь давайте охладим медный шар до нуля и посмотрим, сколько энергии при этом высвободится.
q = (125) (107,74) (0,387) = 5211,9225 Дж
4) Далее нам нужно выяснить, сколько льда растаяло, используя 5211,9225 Дж энергии.
5211,9225 Дж = (x) (6020 Дж/моль) x = 0,86577 моль
0,86577 моль умножить на 18,015 г/моль = 15,6 г
Поскольку изначально у нас было 25 г льда, после таяния 15,6 г льда в системе останется некоторое количество льда. Поскольку весь лед должен растаять, прежде чем мы сможем уйти от 0 °C, мы заключаем, что вся система жидкий лед-медь находится при 0 °C, когда достигается равновесие.
Задача №19: Медный кубик массой 100 грамм нагревают на кипящей водяной бане до 100,0 градусов Цельсия. Куб вынимают из ванны и помещают на очень большой кусок льда, температура которого равна 0,00 по Цельсию. Какова максимальная масса льда, который можно растопить в результате теплообмена, если предположить, что вся тепловая энергия расходуется на таяние льда?
Решение:
1) Определим, сколько энергии выделила медь при плавлении льда:
q = (масса) (Δt) (удельная теплоемкость)
q = (100,0 г) (100,0 °C) (0,385 Дж/г °C)
q = 3850 Дж
2) Теперь определяем, сколько льда можно растопить:
q = (масса) (теплота плавления)
3850 Дж = (334,166 Дж/г) (х)
х = 17,25 г
инжир до трех знаков, 17,2 г (с использованием правила округления до пяти)
3) Комментарии:
(а) удельную теплоемкость меди можно посмотреть в учебнике или в Интернете.
(б) теплоту плавления можно найти (или рассчитать по молярной теплоте плавления, 6,02 кДж/моль)Задача № 20: Кусок алюминия массой 12,0 г при 22,0 °C помещают в 175,0 мл воды при 85,0 °C и дают достичь теплового равновесия. Какой будет конечная температура? (Другие факторы, такие как передача тепла воздуху, следует игнорировать.) Удельная теплоемкость алюминия составляет 0,215 кал / г ° C.
Решение:
1) Прежде чем приступить к решению, можете ли вы найти ошибку в этом предложенном решении (и дело не в том, что ни на чем нет единиц)?
(175,0) (4,184) (85,0 — Т) = (12) (0,215) (Т — 22,0)
Ошибка в неправильном смешивании юнитов. 4,184 – удельная теплоемкость жидкой воды в Дж г¯ 1 °С¯ 1 и 0,215 – удельная теплоемкость алюминия в кал г¯ 1 °С¯ 1 .
Вы не можете использовать эти две единицы теплоты в одной и той же задаче и быть правы.
Будьте осторожны с несколькими вариантами ответов на подобные задачи. Один из вариантов наверняка будет ответом, полученным, когда вы совершите вышеуказанную ошибку.
2) Правильная установка (и решение) с использованием калорий:
(175,0) (1,00) (85,0 − T) = (12) (0,215) (T − 22,0)
14875 — 175 т = 2,58 т — 56,76
14818,24 = 177,58Т
Т = 83,4 °С
Решение в Дж г¯ 1 °C¯ 1 предоставляется читателю.
Перейти к расчету конечной температуры при смешивании металла и воды
Перейти к расчету конечной температуры при смешивании двух проб воды
Назад в меню термохимии
Единицы измерения должны совпадать, поэтому обе удельные теплоемкости должны быть в Дж г¯ 1 °C¯ 1 или обе должны быть в кал г¯ 1 °С¯ 1 . Вы не можете иметь одно в одном блоке, а другое в другом, и все же быть правильным.Удельная теплоемкость
Удельная теплоемкость
| Вещество | Формула | Фаза | C sp (Дж/г o C) |
|---|---|---|---|
| Алюминий | Ал | твердый | 0,900 |
| Кадмий | CD | твердый | 0,232 |
| Хром | Кр | твердый | 0,448 |
| Медь | Медь | твердый | 0,385 |
| Алмаз | С | твердый | 0,519 |
| Золото | Золото | твердый | 0,129 |
| Графит | С | твердый | 0,711 |
| Гелий | Он | газ | 5,19 |
| Водород | Н 2 | газ | 14,3 |
| Йод | я 2 | твердый | 0,427 |
| Железо | Фе | твердый | 0,444 |
| Криптон | Кр | газ | 0,247 |
| Свинец | Пб | твердый | 0,159 |
| Магний | мг | твердый | 1,017 |
| Меркурий | рт.  |