459. Kuuman ja kylmän löylyveden ero
Kiukaan kiville heitetään löylyvettä, joka höyrystyy. Löylyvetenä voidaan käyttää kylmää vettä, jonka lämpötila on 8,0 °C, tai kuumaa vettä, jonka lämpötila on 55 °C. Kuinka monta prosenttia enemmän energiaa vaatii kylmän veden höyrystäminen verrattuna kuumaan?
Ratkaisu:
Kiukaan kivet luovuttavat vedelle lämpöä, jolloin se ensin lämpenee kiehumispisteeseen ja höyrystyy sitten.
Lämmetessä veteen siirtyy lämpö [[$ Q=cm\Delta T $]].
Veden ominaislämpökapasiteetti on [[$ c_j=4190 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}\cdot^\circ \text{C}} $]] ja massa m.
Lämpötilan muutos on joko [[$ \Delta T_1=100 \text{ } ^\circ \text{C} - 8,0 \text{ } ^\circ \text{C}=92 \text{ } ^\circ \text{C} $]] tai [[$ \Delta T_2=100 \text{ } ^\circ \text{C} - 55 \text{ } ^\circ \text{C}=45 \text{ } ^\circ \text{C} $]].
Veden höyrystyessä siirtyy siihen lämpö [[$ Q_r=rm $]], jossa veden ominaishöyrystymislämpö on [[$ r=2 \, 260 \, 000 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}} $]]. Höyrystymisen vaatima lämpö on riippumaton veden alkulämpötilasta.
Lasketaan kokonaisenergioiden suhde eri alkulämpötiloilla:
[[$ \dfrac{cm\Delta T_1+rm}{cm\Delta T_2+rm}= \dfrac{c\Delta T_2+r}{c\Delta T_1+r}= \dfrac{4190 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}\cdot^\circ \text{C}}\cdot 45 \text{ } ^\circ \text{C}+2 \, 260 \, 000 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}}}{4190 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}\cdot^\circ \text{C}}\cdot 92 \text{ } ^\circ \text{C}+2 \, 260 \, 000 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}}} \approx 1,080 ^\circ \text{C}$]]
Kylmän veden käyttö löylynheitossa vaatii 8 % enemmän energiaa kuin lämpimän.
Ratkaisu:
Kiukaan kivet luovuttavat vedelle lämpöä, jolloin se ensin lämpenee kiehumispisteeseen ja höyrystyy sitten.
Lämmetessä veteen siirtyy lämpö [[$ Q=cm\Delta T $]].
Veden ominaislämpökapasiteetti on [[$ c_j=4190 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}\cdot^\circ \text{C}} $]] ja massa m.
Lämpötilan muutos on joko [[$ \Delta T_1=100 \text{ } ^\circ \text{C} - 8,0 \text{ } ^\circ \text{C}=92 \text{ } ^\circ \text{C} $]] tai [[$ \Delta T_2=100 \text{ } ^\circ \text{C} - 55 \text{ } ^\circ \text{C}=45 \text{ } ^\circ \text{C} $]].
Veden höyrystyessä siirtyy siihen lämpö [[$ Q_r=rm $]], jossa veden ominaishöyrystymislämpö on [[$ r=2 \, 260 \, 000 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}} $]]. Höyrystymisen vaatima lämpö on riippumaton veden alkulämpötilasta.
Lasketaan kokonaisenergioiden suhde eri alkulämpötiloilla:
[[$ \dfrac{cm\Delta T_1+rm}{cm\Delta T_2+rm}= \dfrac{c\Delta T_2+r}{c\Delta T_1+r}= \dfrac{4190 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}\cdot^\circ \text{C}}\cdot 45 \text{ } ^\circ \text{C}+2 \, 260 \, 000 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}}}{4190 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}\cdot^\circ \text{C}}\cdot 92 \text{ } ^\circ \text{C}+2 \, 260 \, 000 \text{ }\frac {\text{J}}{\text{kg}}} \approx 1,080 ^\circ \text{C}$]]
Kylmän veden käyttö löylynheitossa vaatii 8 % enemmän energiaa kuin lämpimän.