Một nhóm học sinh thực hiện dự án chưng cất tinh dầu bạc hà bằng phương pháp "lôi cuốn hơi nước" với hệ thống như hình bên Qui trình thực hiện như sau: Nước trong bình (2) nhận nhiệt từ nguồn
27/28
Một nhóm học sinh thực hiện dự án chưng cất tinh dầu bạc hà bằng phương pháp "lôi cuốn hơi nước" với hệ thống như hình bên. Qui trình thực hiện như sau: Nước trong bình (2) nhận nhiệt từ nguồn nhiệt (1), hóa hơi và đi qua nguyên liệu (3), cuốn theo tinh dầu bạc hà; Hỗn hợp hơi nước - tinh dầu (4) đi qua ống dẫn (5) vào bình ngưng (6) được làm nguội và ngưng tụ thành hỗn hợp lỏng và thu vào bình chứa (7); Sau đó dùng kĩ thuật tách để lấy tinh dầu khỏi nước. Nhóm sử dụng bình ngưng chứa 5,0 lít nước ban đầu ở \(15,{0^\circ }{\rm{C}}\) và không thay nước trong cả quá trình. Sau 4 giờ thì hoàn thành quá trình chưng cất, khi đó nước trong bình ngưng có nhiệt độ \(40,{0^\circ }{\rm{C}}\). Bỏ qua sự tỏa nhiệt của bình ngưng ra môi trường, khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của nước là \({{\rm{D}}_{\rm{n}}} = 0,997\;{\rm{g}}/{\rm{c}}{{\rm{m}}^3};{{\rm{c}}_{\rm{n}}} = 4,180\frac{{\;{\rm{J}}}}{{\;{\rm{g}} \cdot \;{\rm{K}}}}\).
Khi đi qua bình ngưng, hỗn hợp hơi nước - tinh dầu đã nhận nhiệt từ nước và ngưng tụ.
Tốc độ trao đổi nhiệt giữa hỗn hơi và nước trong bình ngưng giảm khi nhiệt độ nước của bình ngưng tăng lên.
Nhiệt lượng mà nước trong bình ngưng đã nhận từ hỗn hợp hơi là \(0,52\;{\rm{kJ}}\) (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm).
Thực tế, để đảm bảo hiệu suất ngưng tụ, nhiệt độ bình ngưng không được vượt quá \(25,{0^\circ }{\rm{C}}\); với điều kiện tốc độ cung cấp nhiệt lượng của hơi cho nước ổn định thì cứ khoảng 1,6 giờ các bạn cần thay nước cho bình lạnh một lần.
a) Sai. Ngưng tụ thì phải tỏa nhiệt
b) Đúng. Chênh lệch nhiệt độ giữa hỗn hợp hơi và nước giảm, dẫn đến tốc độ trao đổi nhiệt giảm
c) Sai. \(m = V{D_n} = {5.10^3}.0,997 = 4985\;{\rm{g}}\)
\(Q = m{c_n}\Delta t = 4985 \cdot 4,18 \cdot (40 - 15) \approx 521 \cdot {10^3}\;{\rm{J}} = 521\;{\rm{kJ}}\)
d) Đúng. \(Pt = m{c_n}\Delta t \Rightarrow \frac{{{t^\prime }}}{t} = \frac{{\Delta {t^\prime }}}{{\Delta t}} \Rightarrow \frac{{{t^\prime }}}{4} = \frac{{25 - 15}}{{40 - 15}} \Rightarrow {t^\prime } = 1,6h\)