Какое количество теплоты необходимо для того, чтобы 2 кг спирта, взятого при температуре 20 градусов Цельсия, превратить в пар?

Для того чтобы превратить 2 кг спирта (этанола) при температуре 20 градусов Цельсия в пар, необходимо учесть два этапа процесса: подогрев спирта до температуры кипения и его дальнейшее испарение.

1. Подогрев до температуры кипения
   Температура кипения этанола при нормальном атмосферном давлении составляет 78,3°C. Для подогрева спирта от 20°C до 78,3°C, нужно использовать формулу для тепла, затрачиваемого на изменение температуры:

   $$Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T$$

   где:

   • $m$ — масса спирта, 2 кг;

   • $c$ — удельная теплоёмкость этанола, которая составляет примерно 2,44 кДж/(кг·°C);

   • $\Delta T$ — изменение температуры, которое равно 78,3°C - 20°C = 58,3°C.

   Подставим значения:

   $$Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 2,44 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot 58,3 \, \text{°C} = 284,46 \, \text{кДж}$$

2. Испарение спирта
   Для того чтобы превратить 2 кг спирта в пар, необходимо добавить теплоту, необходимую для его испарения. Для этого используется скрытая теплота парообразования, которая для этанола составляет примерно 841 кДж/кг.

   Количество теплоты для испарения 2 кг этанола:

   $$Q_2 = m \cdot L$$

   где:

   • $m$ — масса спирта, 2 кг;

   • $L$ — скрытая теплота парообразования, 841 кДж/кг.

   Подставим значения:

   $$Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 841 \, \text{кДж/кг} = 1682 \, \text{кДж}$$

3. Общее количество теплоты
   Чтобы превратить 2 кг спирта из жидкости в пар, необходимо сложить количество теплоты для подогрева и количество теплоты для испарения:

   $$Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 = 284,46 \, \text{кДж} + 1682 \, \text{кДж} = 1966,46 \, \text{кДж}$$

Итак, для того чтобы 2 кг спирта при температуре 20°C превратить в пар, потребуется примерно 1966,46 кДж теплоты.