Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 12225
2019-12-25 
В замкнутом сосуде находился газообразный азот при комнатной температуре $t_{0} = 20^{ \circ} С$ и давлении $p_{0} = 10^{5} Па$. В сосуд впрыснули некоторое количество жидкого азота с температурой $t_{1} = - 196^{ \circ} С$ (температурой кипения азота при нормальном атмосферном давлении). Жидкий азот быстро испарился, после чего температура в сосуде оказалась равной $t_{2} = - 140^{ \circ} С$. После того как сосуд прогрелся до комнатной температуры, в нем установилось давление $p = 1,5 \cdot 10^{5} Па$. Определить молярную теплоту испарения жидкого азота. Теплоемкость газообразного азота при постоянном объеме $C_{v} = 20,8 \frac{Дж}{моль \cdot К}$.
Решение:
Так как испарение жидкого азота, согласно условиям задачи, произошло быстро, теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Испарение впрыснутой массы азота $\Delta m$ и нагрев ее от температуры $t_{1}$ до температуры $t_{2}$ происходили за счет тепла, отнятого у первоначальной массы азота $m$. Запишем уравнение теплового баланса:
$C_{V} \frac{m}{M}(t_{0} - t_{2}) = \frac{ \Delta m}{M} [ \lambda + C_{V} (t_{2} - t_{1} )]$.
Отсюда находим молярную теплоту испарения жидкого азота $\lambda$:
$\lambda = \left [ \frac{t_{0} -t_{2} }{ \frac{ \Delta m}{m} } - (t_{2} - t_{1} ) \right ] C_{V}$. (*)
Согласно условию задачи, окончательное давление в сосуде оказалось в 1,5 раза больше начального давления $P_{0}$ при той же комнатной температуре $t_{0}$. Это означает, что масса азота в сосуде возросла в 1,5 раза, то есть $\frac{m + \Delta m}{m} = 1,5$, и $\frac{ \Delta m}{m} = 0,5$. Подставляя эту величину и известные из условия значения $t_{0}, t_{1}, t_{3}$ и $C_{V}$ в выражение (*), находим
$\lambda = 5500 Дж/моль$.
В замкнутом сосуде находился газообразный азот при комнатной температуре $t_{0} = 20^{ \circ} С$ и давлении $p_{0} = 10^{5} Па$. В сосуд впрыснули некоторое количество жидкого азота с температурой $t_{1} = - 196^{ \circ} С$ (температурой кипения азота при нормальном атмосферном давлении). Жидкий азот быстро испарился, после чего температура в сосуде оказалась равной $t_{2} = - 140^{ \circ} С$. После того как сосуд прогрелся до комнатной температуры, в нем установилось давление $p = 1,5 \cdot 10^{5} Па$. Определить молярную теплоту испарения жидкого азота. Теплоемкость газообразного азота при постоянном объеме $C_{v} = 20,8 \frac{Дж}{моль \cdot К}$.
Решение:
Так как испарение жидкого азота, согласно условиям задачи, произошло быстро, теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Испарение впрыснутой массы азота $\Delta m$ и нагрев ее от температуры $t_{1}$ до температуры $t_{2}$ происходили за счет тепла, отнятого у первоначальной массы азота $m$. Запишем уравнение теплового баланса:
$C_{V} \frac{m}{M}(t_{0} - t_{2}) = \frac{ \Delta m}{M} [ \lambda + C_{V} (t_{2} - t_{1} )]$.
Отсюда находим молярную теплоту испарения жидкого азота $\lambda$:
$\lambda = \left [ \frac{t_{0} -t_{2} }{ \frac{ \Delta m}{m} } - (t_{2} - t_{1} ) \right ] C_{V}$. (*)
Согласно условию задачи, окончательное давление в сосуде оказалось в 1,5 раза больше начального давления $P_{0}$ при той же комнатной температуре $t_{0}$. Это означает, что масса азота в сосуде возросла в 1,5 раза, то есть $\frac{m + \Delta m}{m} = 1,5$, и $\frac{ \Delta m}{m} = 0,5$. Подставляя эту величину и известные из условия значения $t_{0}, t_{1}, t_{3}$ и $C_{V}$ в выражение (*), находим
$\lambda = 5500 Дж/моль$.
