Расчеты, связанные с вычислением внутренней энергии испарения вещества

Задача 29.
Найти изменение внутренней энергии испарения 12 г ацетона при температуре его кипения, если удельная теплота парообразования ацетона 450,2 Дж/г, удельный объем пара 600 см³/г (объемом жидкости пренебреч). Давление — 101325 Па.
Решение:
Согласно первому закону термодинамики:

∆U = Q — A.

Вычислим теплоту процесса (Q) с учетом массы вещества, получим:

Q = 12 ^. 450,2 = 5402,4 Дж.
A = P∆V = P(V₂ — V₁), где
V₂ — объем пара, V₁ — объем жидкости.
V₂ = 600 см³/г = 0,6 ^. 10^-3 см³/г.

Тогда работа (А) процесса:

А = 101325 Па ^. (0,6 ^.10^-3 см³/г) = 60,795 Дж/г.

С учетом массы вещества:

А = 12 ^. 60,795 = 729,54 Дж.

Теперь рассчитаем изменение внутренней энергии процесса, получим:

∆U = 5402,4 — 729,54 = 4672,86 Дж.

Ответ: ∆U = 4672,86 Дж.
 

Задача 30.
Найти изменение внутренней энергии при испарении 20 г этилового спирта при температуре его кипения, если удельная теплота парообразования спирта 858,95 Дж/г, удельный объем пара 607 см³/г (объемом жидкости пренебреч). Давление — 101325 Па.
Решение:
Согласно первому закону термодинамики:

∆U = Q — A.

Вычислим теплоту процесса с учетом массы вещества, получим:

Q = 20 ^. 858,95 = 17179 Дж;
A = P∆V = P(V₂ — V₁), где
V₂ — объем пара, V₁ — объем жидкости.
V₂ = 607 см³/г = 0,607 ^. 10^-3 см³/г.

Тогда работа процесса:

А = 101325 Па ^. (0,607 ^.10^-3 см³/г) = 61,504 Дж/г.

С учетом массы вещества:

А = 20 ^. 61,504 = 1230,085 Дж.

Теперь рассчитаем изменение внутренней энергии процесса, получим:

∆U = 17179 — 1230,085 = 15948,915 Дж.

Ответ: dU = 15948,915 Дж.
 

Задача 31.
Найти изменение внутренней энергии при испарении 40 г воды при температуре её кипения, если удельная теплота парообразования воды 1260 Дж/г, удельный объем пара 1675 см³/г (объемом жидкости пренебреч). Давление — 101033 Па.
Решение:
Согласно первому закону термодинамики:

∆U = Q — A.

Вычислим теплоту процесса с учетом массы вещества, получим:

Q = 40 ^. 2260 = 90400 Дж;
A = P∆V = P(V₂ — V₁), где
V₂ — объем пара, V₁ — объем жидкости.
V₂ = 1675 см³/г = 1,675 ^. 10^-3 см³/г.

Тогда работа процесса:

А = 101033 Па ^. (1,675 ^. 10^-3 см³/г) = 169,23 Дж/г.

С учетом массы вещества:

А = 40 ^. 169,23 = 6769,2 Дж.

Теперь рассчитаем изменение внутренней энергии процесса, получим:

∆U = 90400 — 6769,2 = 83630,8 Дж.

Ответ: ∆U = 83630,8 Дж.