Calculer l'énergie requise pour transformer la glace en vapeur

Quelle est la chaleur en Joules requise pour convertir 25 grammes de glace à -10 ° C en vapeur à 150 ° C?
Informations utiles:
chaleur de fusion de l'eau = 334 J / g
chaleur de vaporisation de l'eau = 2257 J / g
chaleur spécifique de glace = 2,09 J / g · ° C
chaleur spécifique de l'eau = 4,18 J / g · ° C
chaleur spécifique de la vapeur = 2,09 J / g · ° C
Solution:
L'énergie totale requise est la somme de l'énergie nécessaire pour chauffer la glace de -10 ° C à 0 ° C, faisant fondre la glace de 0 ° C en 0 ° C d'eau, chauffer l'eau à 100 ° C, convertir 100 ° C d'eau en vapeur de 100 ° C et chauffer la vapeur de 150 ° C. Pour obtenir la valeur finale, commencez par calculer les valeurs énergétiques individuelles, puis additionnez-les.
Étape 1: Chaleur nécessaire pour augmenter la température de la glace de -10 ° C à 0 ° C Utiliser la formule
q = mcΔT
où
q = énergie thermique
m = masse
c = chaleur spécifique
ΔT = changement de température
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) [(0 ° C - -10 ° C)]
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) x (10 ° C)

q = 522,5 J
Chaleur nécessaire pour augmenter la température de la glace de -10 ° C à 0 ° C = 522,5 J
Étape 2: Chaleur requise pour convertir la glace de 0 ° C en eau de 0 ° C
Utilisez la formule pour la chaleur:
q = m · ΔH_F
où
q = énergie thermique
m = masse
ΔH_F = température de fusion
q = (25 g) x (334 J / g)
q = 8350 J
Chaleur requise pour convertir la glace de 0 ° C en eau de 0 ° C = 8350 J
Étape 3: Chaleur requise pour élever la température de l'eau de 0 ° C à 100 ° C
q = mcΔT
q = (25 g) x (4,18 J / g · ° C) [(100 ° C - 0 ° C)]
q = (25 g) x (4,18 J / g · ° C) x (100 ° C)
q = 10450 J
Chaleur requise pour élever la température de l'eau de 0 ° C à 100 ° C d'eau = 10450 J
Étape 4: Chaleur nécessaire pour convertir 100 ° C d'eau en 100 ° C de vapeur
q = m · ΔH_v
où
q = énergie thermique
m = masse
ΔH_v = chaleur de vaporisation
q = (25 g) x (2257 J / g)
q = 56425 J
Chaleur requise pour convertir 100 ° C d'eau en 100 ° C de vapeur = 56425
Étape 5: Chaleur requise pour convertir de la vapeur de 100 ° C en vapeur de 150 ° C
q = mcΔT
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) [(150 ° C - 100 ° C)]
q = (25 g) x (2,09 J / g · ° C) x (50 ° C)
q = 2612,5 J
Chaleur nécessaire pour convertir 100 ° C de vapeur en 150 ° C de vapeur = 2612,5
Étape 6: Trouver l'énergie thermique totale
Chaleur_Total = Chaleur_{Étape 1} + Chaleur_{Étape 2} + Chaleur_{Étape 3} + Chaleur_{Étape 4} + Chaleur_{Étape 5}
Chaleur_Total = 522,5 J + 8350 J + 10450 J + 56425 J + 2612,5 J
Chaleur_Total = 78360 J
Répondre:
La chaleur requise pour convertir 25 grammes de glace à -10 ° C en vapeur à 150 ° C est de 78360 J ou 78,36 kJ.