Question

При стерилизации медицинских инструментов в электрическом автоклаве температура кипения воды достигает t = 120 °С за счёт создания и
поддержания повышенного давления в системе. Какая часть воды в нагретом
автоклаве резко испарится в результате полной разгерметизации автоклава
без предварительного его охлаждения и при отключенном электрическом
питании? Считать, что после резкого испарения температура оставшейся воды
в автоклаве снижается до to = 100 °С. Теплоемкость воды с = 4, 2 кДж/(кг
С), удельная теплота парообразования воды L = 2, 3 МДж/кг.
Теплообменом воды с окружающей средой пренебречь.
ответ округли до целого значения.
%.
ответ: а ≈ ? %​

Answer 1

Для решения этой задачи, нам необходимо применить закон сохранения энергии.

1. Найдем массу воды в автоклаве, используя удельную теплоемкость воды:
м = (c * ΔT) / L,
где m - масса воды, c - теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры, L - удельная теплота парообразования воды.

Дано: c = 4,2 кДж/(кгС), ΔT = 120 °С - 100 °С = 20 °С, L = 2,3 МДж/кг.
Переведем все значения в СИ:
c = 4,2 * 10^3 Дж/(кгС),
L = 2,3 * 10^6 Дж/кг.

Подставляем значения в формулу:
m = (4,2 * 10^3 * 20) / (2,3 * 10^6)
m = 0,036 kg,

2. Теперь найдем количество теплоты, которое поглощает вода для испарения:
Q = m * L,
где Q - количество теплоты, m - масса воды, L - удельная теплота парообразования воды.

Подставляем значения:
Q = 0,036 * 2,3 * 10^6
Q = 82,8 кДж.

3. Рассмотрим массу воды, которая испаряется при полной разгерметизации:
m_испар = Q / L,
где m_испар - масса испарившейся воды, Q - количество теплоты, L - удельная теплота парообразования воды.

Подставляем значения:
m_испар = 82,8 / 2,3 * 10^6
m_испар = 0,036 kg.

4. Найдем желаемую часть воды, которая испаряется:
a = (m_испар / m) * 100.

Подставляем значения:
a = (0,036 / 0,036) * 100
a = 100%.

Получаем ответ:
а ≈ 100 %.

Таким образом, при полной разгерметизации автоклава без предварительного охлаждения и при отключенном электрическом питании, все вода в автоклаве резко испарится