Förstå processen
För att förånga koppar måste vi överväga två energiingångar:
1. förnuftig värme: Energin som behövs för att höja kopparens temperatur från dess initiala temperatur till dess smältpunkt.
2. Latent fusionsvärme: Energin som krävs för att ändra kopparens tillstånd från fast till vätska vid dess smältpunkt.
3. Latent förångningsvärme: Energin som krävs för att ändra kopparens tillstånd från vätska till gas vid dess kokpunkt.
4. förnuftig värme: Energin som behövs för att höja kopparens temperatur från dess smältpunkt till dess kokpunkt.
data
* massa av koppar (M): 1,5 kg
* smältpunkt för koppar (T_M): 1084,62 ° C (1357,77 K)
* kokpunkt för koppar (T_B): 2567 ° C (2840 K)
* Specifik värmekapacitet för fast koppar (C_S): 0,385 j/g · k
* Specifik värmekapacitet för flytande koppar (C_L): 0,46 j/g · k
* latent fusion av koppar (L_F): 205 j/g
* Latent förångningsvärme av koppar (L_V): 4785 j/g
Beräkningar
1. förnuftig värme (fast):
* Δt =t_m - initial temperatur (anta rumstemperatur, 25 ° C eller 298 K)
* Q_s =m * c_s * Δt =1500 g * 0,385 j/g · k * (1357,77 k - 298 k) =645,965 j
2. Latent fusionsvärme:
* Q_f =m * l_f =1500 g * 205 j/g =307 500 j
3. förnuftig värme (vätska):
* ΔT =T_B - T_M =2840 K - 1357,77 K =1482,23 K
* Q_l =m * c_l * Δt =1500 g * 0,46 j/g · k * 1482,23 k =1022,119 j
4. Latent förångningsvärme:
* Q_v =m * l_v =1500 g * 4785 j/g =7 177 500 j
Total energi
Den totala energin som krävs för att förånga 1,5 kg koppar är:
Q_total =q_s + q_f + q_l + q_v
Q_total =645,965 j + 307 500 j + 1,022,119 j + 7,177 500 j
Q_total =9,153,084 j
Konvertering till kilojoules
Q_Total =9,153,084 J / 1000 =9153,084 KJ
Därför krävs cirka 9153 kJ energi för att förånga 1,5 kg koppar.
Viktig anmärkning: Denna beräkning antar att koppar startar vid rumstemperatur. Om den initiala temperaturen är annorlunda måste du justera den förnuftiga värmeberäkningen för det fasta kopparet i enlighet därmed.
