30.0 g mass 18 ice 22.0℃ water CF2Cl2 158 J/g -5.0℃
An ice cube tray contains enough water at 22.0℃
to make 18 ice cubes that each have a mass of 30.0 g.
The tray is placed in a freezer that uses CF2Cl2 as a refrigerant.
The heat of vaporization of CF2Cl2 is 158 J/g.
What mass of CF2Cl2 must be vaporized in the refrigeration cycle
to convert all the water at 22.0℃ to the ice at –5.0℃?
The specific heat capacities for H2O(s) and H2O(l)
are 2.03 J/g•℃ and 4.18 J/g•℃, respectively,
and the enthalpy of fusion for ice is 6.02 kJ/mol.
---------------------------------------------------
▶ 참고: 열용량과 비열
q = C m Δt
[ https://ywpop.tistory.com/2897 ]
▶ 참고: 현열과 잠열
[ https://ywpop.tistory.com/19273 ]
CF2Cl2는 문제의 함정일뿐, 이 문제는
“–5.0℃ 얼음을 22.0℃ 물로 바꾸는데 필요한 열을 구하시오.”
와 같은 단순한 문제이다.
( 참고 https://ywpop.tistory.com/19590 )
물의 질량 = 18 × 30.0 g = 540 g
(6.02 kJ/mol) (1 mol / 18 g) (1000 J / 1 kJ)
= (6.02) (1 / 18) (1000) = 334.44 J/g
---> J/g 단위로 나타낸 얼음의 용융 엔탈피
22.0℃ 물을 –5.0℃ 얼음으로 바꿀 때 제거해야 할 열(-q)
= –5.0℃ 얼음을 22.0℃ 물로 바꿀 때 필요한 열(+q)
= CF2Cl2가 증발하면서 흡수해야 할 열(+q)
1) –5.0℃ 얼음을 0℃ 얼음으로 바꿀 때 필요한 열
q = C m Δt
= (2.03) (540) (5) = 5481 J
2) 0℃ 얼음을 0℃ 물로 바꿀 때 필요한 열
q = C m
= (334.44) (540) = 180598 J
3) 0℃ 물을 22.0℃ 물로 바꿀 때 필요한 열
q = C m Δt
= (4.18) (540) (22.0) = 49658 J
1) + 2) + 3)
= 5481 + 180598 + 49658 = 235737 J
CF2Cl2의 증발열 = 158 J/g 이므로,
(235737 J) / (158 J/g) = 1492 g
답: 1.49×10^3 g
[키워드] 얼음을 물로 기준
YOU MIGHT LIKE
모두 보기댓글 쓰기