Global EE

Тепловые Явления — Задание 24 ЕГЭ по физике №00007780

Задание №24. МКТ и Термодинамика. Высокий Уровень Сложности

Тепловые Явления

№2. Задание 24

ID: 00007780

В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится этиловый спирт ($C2H6O$) при температуре кипения t = 78 °C. При сообщении спирту количества теплоты Q часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу A. Удельная теплота парообразования спирта $L = 846 \cdot{} 10^3$ $Дж/кг$, а его молярная масса — $46 \cdot{} 10^-{3}$ $кг/моль$. Какая часть подведённого к этиловому спирту количества теплоты переходит в работу? Объёмом жидкого этилового спирта пренебречь.

Источник: ФИПИ

Решение

Спирту при температуре кипения сообщают тепло, часть его превращается в пар, и этот пар, расширяясь при постоянном давлении, совершает работу. Нужно найти, какая доля подведённого тепла ушла в работу. Для этого выразим и тепло, и работу через массу испарившегося спирта.

Тепло на испарение. Чтобы испарить массу $m$, нужно $Q=Lm$.

Работа пара. Пар при изобарном расширении совершает работу $A=p\,\Delta V$. Объёмом жидкости пренебрегаем, поэтому $\Delta V$ равен объёму образовавшегося пара $V=\dfrac{mRT}{\mu p}$. Тогда $A=p\cdot\dfrac{mRT}{\mu p}=\dfrac{mRT}{\mu}$.

Найдём долю. $\dfrac{A}{Q}=\dfrac{\frac{mRT}{\mu}}{Lm}=\dfrac{RT}{\mu L}=\dfrac{8{,}31\cdot351}{0{,}046\cdot846\cdot10^3}\approx0{,}075$ (температура кипения $T=78+273=351$ К).

Ответ

0,075

Видеоразбор

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)