Energia olomuodon muutoksissa

sulamisessa sitoutuva tai vapautuva energia

höyrystymisessä sitoutuva tai vapautuva energia

Sulamislämpö

Aineelle ominainen vakio, joka kuvaa kuinka paljon energiaa vapautuu tai 

[s]=1 \ \dfrac{\text{J}}{\text{kg}}

sitoutuu yhtä kilogrammaa kohti,                                        sulaa. 

kun aine jähmettyy tai 

Q\color{White}{=sm}

s aineen sulamislämpö

m massa

Q
T

Höyrystymislämpö

Aineelle ominainen vakio, joka kuvaa kuinka paljon energiaa vapautuu tai 

[r]=1 \ \dfrac{\text{J}}{\text{kg}}

sitoutuu yhtä kilogrammaa kohti,                                       höyrystyy. 

kun aine tiivistyy tai 

Q\color{White}{=rm}

r  aineen höyrystymislämpö

m massa

Q
T

Esimerkki

Lasissa on 1,5 dl vettä, jonka lämpötila on +20 celsiusastetta. Kuinka paljon energiaa tarvittaisiin kaiken veden höyrystymiseen?

Ratkaisu

Kirjataan lähtöarvot

m=0,15 \text{kg}, \ \Delta T = 80 \text{ K}, \ c=4,19 \frac{\text{ kJ}}{\text{kg} \cdot {\text{K}}}, \ r=2256 \frac{\text{kJ}}{\text{kg}}

Energiaa kuluu veden lämmittämiseen 100 celsiusasteeseen ja 

Q_{\text{kok}}=\color{Salmon}{Q_1}+\color{CornflowerBlue}{Q_2}
=\color{Salmon}{cm\Delta T} + \color{CornflowerBlue}{sm}
Q_{\text{kok}}=4,19 \frac{\text{ kJ}}{\text{kg}\cdot \text{K}}\cdot 0,15 \text{ kg} \cdot 80 \text{ K}+2256 \dfrac{\text{kJ}}{\text{kg}} \cdot 0,15 \text{ kg}

veden höyrystämiseen.

Q_{\text{kok}} \approx 390 \text{ kJ}

Fysiikan ylioppilaskoe

Syksy 2011 Tehtävä 3

Ratkaisu a-kohtaan

Oletetaan, että hauki on pääosin vettä.

Hauen lämpökapasiteetti saadaan laskettua 

\color{Salmon}C=\color{CornflowerBlue}cm

Kirjataan lähtöarvot

c=4,19 \frac{\text{kJ}}{\text{kg} \cdot \text{K}}, \ m =1,8 \text{ kg}
\color{Salmon}C=\color{CornflowerBlue}{4,19 \frac{\text{kJ}}{\text{kg} \cdot \text{K}}} \cdot 1,8 \text{ kg}
\color{Salmon}C \approx 7,5 \frac{\text{kJ}}{\text{K}}

            ominaislämpökapasiteetin avulla.

lämpökapasiteetti

veden

Ratkaisu b-kohtaan

Oletetaan, että mikroaaltouunin tekemä  lämmitystyö kuluu veden lämmittämiseen ja että lämpöhäviöitä ei ole.

Kirjataan lähtöarvot

P=750 \text{ W}, \ t=30 \text{ s}, \ m=0,20 \text{ kg}, \ c=4190 \frac{\text{J}}{\text{kg} \cdot \text{K}}
W=Q
Pt=cm\Delta T
||:cm
\Delta T=\dfrac{Pt}{cm}
\Delta T=\dfrac{750 \text{W} \cdot 30 \text{ s}}{4190 \frac{\text{J}}{\text{kg} \cdot \text{K}} \cdot 0,200 \text{ kg}}
\Delta T\approx 27 \text{ K}

Vesi lämpenee 27 celsiusastetta.

Vastaus:

Ratkaisu c-kohtaan

Oletetaan, että vesi ei vastaanota lämpöenergiaa ympäristöstä, mutta kykenee luovuttamaan lämpöenergiaa ympäristöön vapaasti.

1. Vesi kylmenee

2. Vesi jäätyy

3. Jää kylmenee

c_v=4,19 \frac{\text{kJ}}{\text{kg} \cdot \text{ K}}, \ \Delta T_v=20 \text{ K}
s=333 \ \frac{\text{kJ}}{\text{kg}}
c_j=2,09 \ \frac{\text{kJ}}{\text{kg} \cdot \text{K}}, \ \Delta T_j=18 \text{ K}
Q_1=c_vm\Delta T_v
Q_2=sm
Q_3=c_jm\Delta T_j
Q_{\text{kok}}=4,19\frac{\text{kJ}}{\text{kg} \cdot \text{ K}} \cdot 0,18 \text{ kg} \cdot 20 \text{ K} + 333 \frac{\text{kJ}}{\text{kg}}\cdot 0,18 \text{ kg}+2,09 \frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot \text{K}}\cdot 0,18 \text{ kg} \cdot 18 \text{ K}
Q_\text{kok}=Q_1+Q_2+Q_3
Q_\text{kok} \approx 82 \text{ kJ}

Vastaus: 

Vedestä on poistettava lämpöenergiaa noin 82 kJ.

FY2/14: Höyrystymis ja sulamislämpö (LOPS2016)

By Opetus.tv

FY2/14: Höyrystymis ja sulamislämpö (LOPS2016)

  • 1,120
Loading comments...

More from Opetus.tv