In der Wissenschaft der Wärmeübertragung wird das Gesetz zur Energieeinsparung weit verbreitet angewendet. Wenn Wärme von einem Körper zum anderen übertragen wird, entspricht die Summe der Wärme, die an einen Körper übertragen wird, der Summe der Wärme, die an einen anderen übertragen wird. Auf der Grundlage dieses Gesetzes ist es möglich, Probleme beim Wärmeaustausch zwischen Körpern unterschiedlicher Temperatur zu lösen und unbekannte Werte wie Volumen oder Temperatur zu finden.
Angenommen, wir haben eine bestimmte Menge kochendes Wasser bei hoher Temperatur und möchten es auf eine bestimmte Temperatur abkühlen, um eine bestimmte Wärme zu erhalten. In unserem Fall wollen wir das kochende Wasser auf 20 Grad abkühlen und 1680 KJ Wärme zuweisen. Um das Volumen von kochendem Wasser zu finden, müssen Sie die Formel für Wärme Q verwenden:
wo m - masse von kochendem Wasser, c - spezifische Wärmekapazität von Wasser, ΔT - Temperaturänderung. In unserem Fall wird die Temperaturänderung die Differenz zwischen der Anfangstemperatur von kochendem Wasser und der gewünschten Temperatur von abgekühltem kochendem Wasser ausmachen.
Wie kühlt man kochendes Wasser auf 20 Grad ab, so dass 1680 KJ Wärme freigesetzt wird?
Ein Wärmetauscher ist eine Vorrichtung zur Übertragung von Wärme zwischen zwei Medien. Wenn das kochende Wasser auf 20 Grad abkühlt, kühlt der Wärmetauscher das kochende Wasser ab, und die dabei freigesetzte Wärme kann auf nützliche Arbeit ausgerichtet oder zum Erhitzen anderer Medien verwendet werden.
Um die erforderliche Menge an kochendem Wasser für das Abkühlen auf eine bestimmte Temperatur richtig zu berechnen und die gewünschte Menge an freigesetzter Wärme zu erhalten, ist es notwendig, die Wärmekapazität des kochenden Wassers zu kennen. Die Wärmekapazität ist die Menge an Wärme, die benötigt wird, um eine Einheit der Masse einer Substanz um ein Grad zu erwärmen oder zu kühlen. In diesem Fall müssen Sie die Masse des kochenden Wassers und seine Wärmekapazität kennen, um 1680 KJ Wärme freizusetzen.
Bei der Wahl der Methode zum Abkühlen von kochendem Wasser sollten auch die Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Zum Beispiel ist es bei der Verwendung von Kondensationskühlung wichtig, die Umgebungstemperatur und die Eigenschaften des Kondensats zu kennen, das sich bilden kann. Wenn die Umgebung eine hohe Temperatur aufweist, kann die Kühlleistung verringert werden.
Um das kochende Wasser erfolgreich auf 20 Grad zu kühlen und 1680 KJ Wärme freizusetzen, muss daher unter Berücksichtigung der Wärmekapazität des kochenden Wassers und der Umgebungsbedingungen das richtige Wärmeaustauschverfahren gewählt werden. Die Berechnung und Auswahl der optimalen Kühlmethode kann von einem Fachmann durchgeführt werden, der über Kenntnisse im Bereich Wärmeübertragung und physikalischer Chemie verfügt.
Das erforderliche Volumen an kochendem Wasser, um 1680 KJ Wärme zu erzeugen
Um das kochende Wasser auf 20 Grad zu kühlen und 1680 KJ Wärme freizusetzen, ist es notwendig, sein Volumen zu kennen. Sie können die Wärmeübertragungsgleichung verwenden, um dieses Volumen zu berechnen:
wobei Q Wärme ist, m die Masse der Substanz ist, c die spezifische Wärmekapazität ist, ΔT die Temperaturänderung ist.
Für Wasser beträgt die spezifische Wärmekapazität 4,186 J / (g * ° C), und die Temperaturänderung entspricht der Differenz zwischen der Anfangs- und Endtemperatur, dh ΔT = 100 - 20 = 80 Grad.
Basierend auf der Gleichung können Sie die Masse von kochendem Wasser ausdrücken:
Indem wir die bekannten Werte ersetzen, erhalten wir:
m = 1680 KJ / (4,186 J/(g*°C) * 80 Grad) ≈ 5,05g
So werden etwa 5,05 Gramm kochendes Wasser benötigt, um 1680 KJ Wärme freizusetzen und auf 20 Grad abzukühlen.
Die Kühltemperatur von kochendem Wasser beträgt bis zu 20 Grad
Um 1680 KJ Wärme aus kochendem Wasser zu erzeugen, muss eine bestimmte Anzahl von Litern auf eine Temperatur von 20 Grad abgekühlt werden.
Der Wert der Wärme, die beim Abkühlen des Stoffes freigesetzt wird, hängt von seiner Wärmekapazität und der Temperaturänderung ab. Die Wärmekapazität des Wassers beträgt etwa 4,18 J/ (g * ° C), was bedeutet, dass 4,18 J Energie benötigt wird, um Wasser um 1 Grad Celsius zu erhitzen oder zu kühlen.
Um die Anzahl der Liter kochendem Wasser zu bestimmen, das auf 20 Grad abgekühlt werden muss, können Sie die folgende Formel verwenden:
Q = mcΔT
- Q - erzeugte Wärme (in diesem Fall 1680 KJ, was 1680000 J entspricht)
- m - die Masse des Wassers (in diesem Fall eine unbekannte Größe, die wir finden wollen)
- c - wasserwärmekapazität (4,18 J/(g*°C))
- ΔT - temperaturänderung (in diesem Fall vom Siedepunkt auf 20 Grad, dh 100-20 = 80 Grad Celsius)
Mit dieser Formel können Sie die Anzahl der Liter kochendem Wasser berechnen:
1680000 = m * 4.18 * 80
m = 1680000 / (4.18 * 80)
Damit also 1680 KJ Wärme freigesetzt wird, ist es notwendig, etwa 5042.17 Gramm oder 5.04 Liter kochendes Wasser auf 20 Grad abzukühlen.
