24

Решение: Работа при парообразовании бензола

ЕГЭ · Физика · Задание 24 · Тепловые процессы и машины
ПовышеннаяФИПИA0D359Развёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 4 шага
Условие

В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится бензол ($\mathrm{C_6H_6}$) при температуре кипения $t = 80\ ^\circ\mathrm{C}$. При сообщении бензолу количества теплоты $Q$ часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу $A$. Удельная теплота парообразования бензола $L = 396 \cdot 10^3\ \mathrm{Дж/кг}$, его молярная масса $M = 78 \cdot 10^{-3}\ \mathrm{кг/моль}$. Какая часть подведённого к бензолу количества теплоты переходит в работу? Объёмом жидкого бензола пренебречь.

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

4 шага
1

При подведении количества теплоты $Q$ масса образовавшегося пара определяется удельной теплотой парообразования:

$$m = \dfrac{Q}{L}$$
2

Объёмом жидкого бензола можно пренебречь, поэтому работа газа при изобарном расширении равна работе расширения образовавшегося пара. Для идеального газа:

$$A = pV = \nu RT = \dfrac{m}{M}RT$$
3

Температура кипения в абсолютной шкале температур равна:

$$T = t + 273 = 80 + 273 = 353\ \mathrm{К}$$

Подставим выражение для массы пара в формулу работы и найдём долю теплоты, перешедшую в работу:

$$\dfrac{A}{Q} = \dfrac{RT}{ML} = \dfrac{8{,}31 \cdot 353}{78 \cdot 10^{-3} \cdot 396 \cdot 10^3} \approx 0{,}095$$
Ответ

В работу переходит примерно $0{,}095$ подведённого количества теплоты, то есть около $9{,}5\%$.

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

Где здесь ошибаются

Используют температуру $80$ вместо абсолютной температуры $353\ \mathrm{К}$.

Не учитывают, что масса пара равна $m = Q/L$.

Используют массу жидкости вместо массы образовавшегося пара.

Забывают перевести молярную массу из граммов на моль в килограммы на моль.

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 4 шага: 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.