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[Risolto] Passaggi di stato

  

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Un pezzo di materiale solido di 12 hg si trova inizialmente a -10,0 °C. Il passaggio di stato solido/liquido avviene a 10°C,quello liquido/vapore a 130°C.

 

Quanto calore bisogna fornirgli per trasformarlo completamente in vapore? Assumi che il calore specifico del materiale sia indipendente dalla temperatura per ogni fase e che valga 2000 J/(kg°C) per lo stato solido, 4,200 J//(g K) per lo stato liquido e  1000 J/(kg °C) per lo stato vapore. I calori latenti di passaggio di stato sono invece: solido/liquido 4 J/g, liquido/vapore 12000 J/kg

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C'è una prima fase pallosa di equivalenze per uniformare i dati a unità coerenti fra loro; poi c'è solo un po' di aritmetica per produrre la risposta.
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FASE UNO
* m = 12 hg = 6/5 kg = massa da vaporizzare
* "10°C" - "-10,0 °C" = 20 K = salto termico del solido fino alla fusione
* 2000 J/(kg°C) = 2000 J/(kg·K) = calore specifico del solido
* 4 J/g = 4000 J/kg = calore latente di fusione
* "130°C" - "10°C" = 120 K = salto termico del liquido fino all'ebollizione
* "4,200 J//(g K)" = 4200 J/(kg·K) = calore specifico del liquido
* 12000 J/kg = calore latente di vaporizzazione
* 4.186 J/cal = equivalente meccanico
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FASE DUE
Per un chilo di materiale
Il riscaldamento del solido assorbe (20 K)*(2000 J/(kg·K)) = 40000 J/kg.
La fusione assorbe 4000 J/kg; il totale progressivo è 44000 J/kg.
Il riscaldamento del liquido assorbe (120 K)*(4200 J/(kg·K)) = 504000 J/kg; il progressivo è 548000 J/kg.
La vaporizzazione assorbe 12000 J/kg; il totale è 560000 J/kg.
Per
* m = 6/5 kg
si ha
* (6/5 kg)*(560000 J/kg) = 672000 joule
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RISPOSTA AL QUESITO
«Quanto calore bisogna fornirgli per trasformarlo completamente in vapore?»
* (672000 J)/(4.186 J/cal) = 4800000/299 ~= 160535.117 calorie

 



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