РУҚА
24

Решение: Доля теплоты в работе пара

ЕГЭ · Физика · Задание 24 · Тепловые процессы и машины
ПовышеннаяФИПИ8A1211Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 5 шагов
Условие

В вертикальном цилиндре, закрытом сверху лёгким поршнем, находится этиловый спирт при температуре кипения $t = 78\,^{\circ}\mathrm{C}$. При сообщении спирту количества теплоты $Q$ часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу $A$. Удельная теплота парообразования спирта $L = 846 \cdot 10^3\,\mathrm{Дж/кг}$, а его молярная масса $M = 46 \cdot 10^{-3}\,\mathrm{кг/моль}$. Какая часть подведённого к этиловому спирту количества теплоты переходит в работу? Объёмом жидкого этилового спирта пренебречь; считать, что атмосферное давление постоянно, а пары спирта — идеальный газ.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Пусть масса испарившегося спирта равна $m$. Всё подведённое количество теплоты расходуется на парообразование:

$$Q = mL$$
2

Пары спирта считаем идеальным газом. При изобарном расширении при температуре кипения работа газа равна:

$$A = p\Delta V = nRT = \frac{m}{M}RT$$
3

Температура кипения в абсолютной шкале равна:

$$T = t + 273 = 78 + 273 = 351\,\mathrm{К}$$
4

Найдём долю подведённой теплоты, которая переходит в работу:

$$\frac{A}{Q} = \frac{(m/M)RT}{mL} = \frac{RT}{ML}$$

Подставим численные значения:

$$\frac{A}{Q} = \frac{8.31 \cdot 351}{46 \cdot 10^{-3} \cdot 846 \cdot 10^3} \approx 0.075$$
Ответ

В работу переходит доля $\dfrac{A}{Q} \approx 0.075$, то есть примерно $7.5\%$ подведённого количества теплоты.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Используют температуру $78$ вместо абсолютной температуры $351\,\mathrm{К}$.

Не учитывают, что число молей пара равно $n = m/M$.

Вычисляют работу как $pV$ без вывода изменения объёма при изобарном расширении.

Путают удельную теплоту парообразования $L$ с молярной теплотой.

Закрепить приёмВ теме «Тепловые процессы и машины» ещё 102 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 24 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Тепловые процессы и машины»: в ней 103 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.