Comprensione del processo
Per vaporizzare il rame, dobbiamo considerare due input di energia:
1. Calore sensibile: L'energia necessaria per aumentare la temperatura del rame dalla sua temperatura iniziale al suo punto di fusione.
2. Calore latente della fusione: L'energia necessaria per cambiare lo stato del rame da solido a liquido nel suo punto di fusione.
3. Calore latente della vaporizzazione: L'energia necessaria per cambiare lo stato del rame da liquido a gas nel suo punto di ebollizione.
4. Calore sensibile: L'energia necessaria per aumentare la temperatura del rame dal suo punto di fusione al suo punto di ebollizione.
Dati
* Massa di rame (M): 1,5 kg
* punto di fusione di rame (t_m): 1084.62 ° C (1357,77 K)
* Punto di ebollizione del rame (T_B): 2567 ° C (2840 K)
* Capacità termica specifica del rame solido (C_S): 0,385 J/G · K.
* Capacità termica specifica del rame liquido (C_L): 0.46 J/G · K.
* Calore latente della fusione di rame (L_F): 205 J/g
* Calore latente della vaporizzazione del rame (L_V): 4785 J/g
Calcoli
1. calore sensibile (solido):
* ΔT =T_M - temperatura iniziale (assumere temperatura ambiente, 25 ° C o 298 K)
* Q_s =m * c_s * Δt =1500 g * 0.385 j/g · k * (1357,77 K - 298 K) =645.965 J
2. Calore latente della fusione:
* Q_f =m * l_f =1500 g * 205 j/g =307.500 j
3. calore sensibile (liquido):
* 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. Calore latente della vaporizzazione:
* Q_v =m * l_v =1500 G * 4785 J/g =7.177.500 J
Energia totale
L'energia totale richiesta per vaporizzare 1,5 kg di rame è:
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
Convertindo in kilojoules
Q_Total =9.153.084 J / 1000 =9153.084 KJ
Pertanto, sono necessari circa 9153 kJ di energia per vaporizzare 1,5 kg di rame.
Nota importante: Questo calcolo presuppone che il rame inizi a temperatura ambiente. Se la temperatura iniziale è diversa, dovrai regolare il calcolo del calore sensibile per il rame solido di conseguenza.
