Дано:
Масса ртути m = 80 г = 0.08 кг
Температура кипения ртути t = 356.7 °C = 629.85 K (перевели в Кельвины, хотя можно работать и в Цельсиях, т.к. разница температур одинакова)
Найти: разницу в энергии между жидкой ртутью и её парами при одинаковой температуре.
Решение:
Для решения задачи нужно рассчитать энергию как для жидкой ртути, так и для её паров. Энергия для жидкой и паровой фазы зависит от удельной теплоёмкости и скрытой теплотой парообразования.
1. Энергия жидкой ртути:
Энергия для жидкой фазы определяется по формуле:
E_жидк = m * c_жидк * ΔT,
где c_жидк — удельная теплоёмкость жидкой ртути. Для ртути c_жидк ≈ 138 кДж/(кг·К) = 138000 Дж/(кг·К).
ΔT — изменение температуры. Поскольку мы работаем при температуре кипения, то ΔT для жидкой ртути считаем равным 0, т.е. температура не меняется, и это даст 0 Дж.
2. Энергия паров ртути:
Энергия для паров ртути определяется по формуле:
E_пары = m * L,
где L — скрытая теплота парообразования ртути. Для ртути L ≈ 2.4 * 10^6 Дж/кг.
Теперь подставим значения:
E_пары = 0.08 * 2.4 * 10^6 = 192000 Дж.
Ответ:
Энергия паров ртути на 192000 Дж больше, чем энергия жидкой ртути при температуре кипения.