Comprendre le processus
Pour vaporiser le cuivre, nous devons considérer deux entrées d'énergie:
1. chaleur sensée: L'énergie nécessaire pour augmenter la température du cuivre de sa température initiale à son point de fusion.
2. chaleur latente de la fusion: L'énergie nécessaire pour changer l'état du cuivre du solide au liquide à son point de fusion.
3. chaleur latente de vaporisation: L'énergie nécessaire pour changer l'état du cuivre du liquide au gaz à son point d'ébullition.
4. chaleur sensée: L'énergie nécessaire pour augmenter la température du cuivre de son point de fusion à son point d'ébullition.
Données
* masse de cuivre (m): 1,5 kg
* point de fusion du cuivre (t_m): 1084,62 ° C (1357,77 K)
* point d'ébullition du cuivre (t_b): 2567 ° C (2840 K)
* Capacité thermique spécifique du cuivre solide (C_S): 0,385 J / G · K
* Capacité thermique spécifique du cuivre liquide (C_L): 0,46 J / G · K
* chaleur latente de fusion de cuivre (L_F): 205 j / g
* chaleur latente de vaporisation du cuivre (L_V): 4785 J / G
Calculs
1. chaleur sensée (solide):
* ΔT =T_M - Température initiale (Supposons la température ambiante, 25 ° C ou 298 K)
* Q_s =m * c_s * Δt =1500 g * 0,385 J / g · k * (1357,77 K - 298 K) =645 965 J
2. chaleur latente de la fusion:
* Q_f =m * l_f =1500 g * 205 J / g =307,500 J
3. chaleur sensée (liquide):
* 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. chaleur latente de vaporisation:
* Q_v =m * l_v =1500 g * 4785 J / g =7,177,500 J
Énergie totale
L'énergie totale requise pour vaporiser 1,5 kg de cuivre est:
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
Conversion en kilojoules
Q_TOTAL =9 153 084 J / 1000 =9153.084 KJ
Par conséquent, environ 9153 kJ d'énergie sont nécessaires pour vaporiser 1,5 kg de cuivre.
Remarque importante: Ce calcul suppose que le cuivre commence à température ambiante. Si la température initiale est différente, vous devrez ajuster le calcul de la chaleur sensible pour le cuivre solide en conséquence.
