Задание 24 ЕГЭ по физике · 9A11AE
Работа при парообразовании ацетона
В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится ацетон (С3Н6О) при температуре кипения t=56 ∘ C . В результате сообщения ацетону некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования ацетона L=524⋅ 10 3 Дж/кг, а его молярная масса M=58⋅ 10 −3 кг/моль. Какая часть подводимого к ацетону количества теплоты превращается в работу? Объёмом жидкого ацетона и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Пусть масса образовавшегося пара равна m. Так как ацетон находится при температуре кипения, подведённое количество теплоты расходуется на парообразование:
Q=mL
Пар расширяется изобарно и поднимает лёгкий поршень. Давление пара равно внешнему давлению, а начальным объёмом пара можно пренебречь, поэтому работа расширения равна:
A=pV
По уравнению Менделеева–Клапейрона для образовавшегося пара:
pV=νRT=mMRT
Следовательно, доля подведённой теплоты, превращённая в работу, равна:
AQ=mMRTmL=RTML
Переведём температуру в кельвины и подставим значения:
AQ=8,31⋅(56+273)58⋅10−3⋅524⋅103≈0,090
Q=mL
Пар расширяется изобарно и поднимает лёгкий поршень. Давление пара равно внешнему давлению, а начальным объёмом пара можно пренебречь, поэтому работа расширения равна:
A=pV
По уравнению Менделеева–Клапейрона для образовавшегося пара:
pV=νRT=mMRT
Следовательно, доля подведённой теплоты, превращённая в работу, равна:
AQ=mMRTmL=RTML
Переведём температуру в кельвины и подставим значения:
AQ=8,31⋅(56+273)58⋅10−3⋅524⋅103≈0,090
Пример ответа
В работу превращается примерно 0,09 подведённого количества теплоты, или около 9%.
Источник: Открытый банк ФИПИ 9A11AE
Похожие задания
24Три одинаковых сосуда, содержащих разреженный газ, соединены друг с другом трубками малого диаметра: первый…Изменение количества газа · 003B5124Закрытый сверху вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный воздухом, разделён тяжёлым поршнем, способным…Количество удалённого воздуха · 05A6DD24В запаянной с одного конца трубке находится влажный воздух, отделённый от атмосферы столбиком ртути длиной l…Тепловой баланс и тепловое равновесие · 060CB224Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. В первом сосуде находится ν1 =2…Равновесие двух газов · 075E8424Закрытый вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный идеальным газом, разделён на две части тяжёлым…Газ под поршнем: механическое равновесие · 0EEB9424В запаянной с одного конца стеклянной трубке, расположенной горизонтально, находится столбик воздуха длиной…Воздушный столбик и ртуть · 0F5292
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.