ملف تدريبي: حرارة التبخُّر

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على ربط تحوُّل الكتلة بين الحالة السائلة والغازية بكمية الحرارة المُكتسبة الكلية والحرارة الكامنة للتبخُّر.

س١:

يستهلك شخص 3000 kcal من الطعام في اليوم الواحد، ويحوِّل معظمها إلى طاقة حرارية ليحافظ على درجة حرارة جسده. إذا فقد هذا الشخص نصف هذه الطاقة عن طريق تبخر الماء (من خلال التنفس والتعرق)، فكم كيلوجرامًا من الماء يتبخر؟

بالنسبة لقيمة الحرارة الكامنة النوعية لتبخر الماء، استخدم القيمة 2430 kJ/kg.

س٢:

من الصعب إطفاء حريق مُندلِع في ناقلة للنفط الخام؛ لأن كل لتر من النفط الخام ينتج عنه 2.80×10 J من الطاقة عند حرقه. لتفسير مدى هذه الصعوبة، احسب عدد لترات المياه التي يجب استهلاكها لامتصاص الطاقة المُنبعِثة من حرق 1.00 L من النفط الخام؛ بحيث ترتفع درجة حرارة الماء من 20.0 ℃ إلى 100 ℃، ثم يتحوَّل إلى بخار، وترتفع درجة حرارة البخار الناتج لتصل إلى 300 ℃ بثبوت الضغط.

السعة الحرارية النوعية للمياه تساوي 4182 J/kg⋅℃.

للحرارة الكامنة النوعية لتبخُّر المياه، استخدِم القيمة 2256 kJ/kg.

س٣:

مكعب ثلج كتلته 0.370 kg ودرجة حرارته الابتدائية 10.0C. يُسَخَّن الثلج بمعدل 18.0 kW حتى يصل إلى درجة حرارة نهائية 160.0C. خلال تسخين الثلج ليصل إلى درجة الحرارة هذه، يمر بتغيرات في الطور. عند حساب كمية الحرارة المستخدمة في تغيرات درجة حرارة وطور الثلج، اعتبر القيمة 2090/JkgC قيمة السعة الحرارية النوعية للثلج، والقيمة 4184/JkgC قيمة السعة الحرارية النوعية للماء، والقيمة 1520/JkgC قيمة السعة الحرارية النوعية للبخار، والقيمة 333.55 J/g قيمة الحرارة الكامنة لانصهار الماء، والقيمة 2230 J/g قيمة الحرارة الكامنة لتبخير الماء.

ما مقدار الحرارة المنتقلة اللازمة لتغيير درجة الحرارة والطور من درجات الحرارة والطور الابتدائية إلى النهائية؟

مرحلة تسخين الثلج يمكن أن تُعرَّف على أنها فترة زمنية تزيد فيها درجة حرارة الثلج، ولا يتغيَّر طوره، أو على أنها فترة زمنية لا تتغيَّر فيها درجة حرارة الثلج، ويتغيَّر طوره. ما طول المرحلة الثالثة؟

س٤:

مقلاة من الألومنيوم كتلتها 0.810 kg عند درجة حرارة 112.0C. سُكِبت كمية من الماء كتلتها 0.500 kg ودرجة حرارتها الابتدائية 25.0C في المقلاة. إذا تبخَّر 8.00 g من الماء، فحدِّد درجة حرارة اتزان المقلاة والماء، بافتراض أن فقدان الحرارة بواسطة أيِّ عملية غير التبخُّر مُهمَل، والتغيُّر في كتلة الماء بسبب التبخُّر له تأثير مُهمَل على مُعدَّل تبريد الماء. استخدِم القيمة 4184/JkgC للسعة الحرارية النوعية للماء، والقيمة 2230 J/g للحرارة الكامنة لتبخير الماء، والقيمة 900/JkgC للسعة الحرارية النوعية للألومنيوم.

س٥:

كوب زجاجي كتلته 80.0 g. يحتوي الكوب على كتلة من القهوة مقدارها 275 g تقل درجة حرارتها من 70.0C إلى 35.0C. أوجد عدد جرامات القهوة التي يجب أن تتبخَّر لحدوث هذا التغيُّر في درجة الحرارة، على فرض أن التبريد الناتج عن كافة العمليات الأخرى مهمل، وأن التغيُّر في كتلة القهوة بفعل التبخير يؤثِّر بشكل طفيف على معدل تبريدها. اعتبر القيمة 2340 kJ/kg قيمة الحرارة النوعية لتبخير القهوة، والقيمة 4184/JkgC قيمة السعة الحرارية النوعية للقهوة، والقيمة 840/JkgC قيمة السعة الحرارية النوعية للزجاج.

س٦:

8.00 g من بخار الماء يتكثف على كوب يحتوي على ماء و2.00×10 g من الثلج. أوجد كم جرامًا من الثلج سيذوب نتيجة لذلك. اعتبر 334 kJ/kg قيمة الحرارة الكامنة لانصهار الثلج، و2430 kJ/kg قيمة الحرارة الكامنة لتبخر الماء.

س٧:

تُمَثَّل عاصفةٌ بدائرة نصف قطرها 0.850 km تُكَثِّف 2.5 cm من المطر بانتظام داخل حدود مساحتها الدائرية. أوجد الطاقة المحرَّرة نتيجة التكثيف الواقع في العاصفة. استخدم القيمة 1000 kg/m3 للتعبير عن كثافة ماء المطر، والقيمة 2230 J/g للتعبير عن الحرارة الكامنة لتَبَخُّر ماء المطر.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.