Вопрос задан 01.01.2026 в 20:55. Предмет Физика. Спрашивает Волкова Альфинур.

Сколько водяного пара температурой 100°C надо ввести в латунный калориметр массой 100 г, в котором находится снег массой 150 г при температуре −20°C, чтобы весь снег растаял? Удельная теплоёмкость льда 2100 Дж/(кг·°C), удельная теплоёмкость латуни 380 Дж/(кг·°C), удельная теплота плавления льда 3,4·10⁵ Дж/кг, удельная теплота парообразования воды 2,3·10⁶ Дж/кг.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Агалиев Андрей.

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно посчитать, сколько теплоты потребуется для того, чтобы растопить весь снег, а затем, сколько водяного пара нужно для передачи этой теплоты.

  1. Нахождение количества теплоты, необходимой для нагрева снега от −20°C до 0°C:

Используем формулу для количества теплоты:

Q=m⋅c⋅ΔTQ = m \cdot c \cdot \Delta T

где:

  • m=0.15 кгm = 0.15 \, \text{кг} (масса снега),

  • c=2100 Дж/кг\cdotp°Cc = 2100 \, \text{Дж/кг·°C} (удельная теплоемкость льда),

  • ΔT=0−(−20)=20 °C\Delta T = 0 - (-20) = 20 \, \text{°C} (изменение температуры).

Тогда:

Q1=0.15⋅2100⋅20=6300 Дж.Q_1 = 0.15 \cdot 2100 \cdot 20 = 6300 \, \text{Дж}.
  1. Нахождение количества теплоты, необходимой для плавления снега:

Используем формулу для количества теплоты, необходимого для плавления вещества:

Q=m⋅λQ = m \cdot \lambda

где:

  • m=0.15 кгm = 0.15 \, \text{кг} (масса снега),

  • λ=3.4⋅105 Дж/кг\lambda = 3.4 \cdot 10^5 \, \text{Дж/кг} (удельная теплота плавления льда).

Тогда:

Q2=0.15⋅3.4⋅105=51000 Дж.Q_2 = 0.15 \cdot 3.4 \cdot 10^5 = 51000 \, \text{Дж}.
  1. Нахождение количества теплоты, необходимой для нагрева калориметра (латунь):

Используем формулу для количества теплоты:

Q=m⋅c⋅ΔTQ = m \cdot c \cdot \Delta T

где:

  • m=0.1 кгm = 0.1 \, \text{кг} (масса калориметра),

  • c=380 Дж/кг\cdotp°Cc = 380 \, \text{Дж/кг·°C} (удельная теплоемкость латуни),

  • ΔT=20 °C\Delta T = 20 \, \text{°C} (повышение температуры от −20°C до 0°C).

Тогда:

Q3=0.1⋅380⋅20=760 Дж.Q_3 = 0.1 \cdot 380 \cdot 20 = 760 \, \text{Дж}.
  1. Нахождение количества теплоты, необходимой для нагрева воды от 100°C до 0°C:

Теперь нужно учесть, что нам нужно добавить водяной пар, чтобы не только нагреть калориметр, но и растопить снег. Для этого рассчитываем, сколько теплоты отдаст конденсация водяного пара:

Каждый килограмм водяного пара, конденсируясь, выделяет количество теплоты:

Q=m⋅λпарQ = m \cdot \lambda_{\text{пар}}

где:

  • mm — масса водяного пара,

  • λпар=2.3⋅106 Дж/кг\lambda_{\text{пар}} = 2.3 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг} (удельная теплота парообразования воды).

Итак, чтобы растопить весь снег, нам нужно, чтобы количество теплоты от водяного пара Q4Q_4 равнялось общей теплоты, необходимой для растапливания снега и нагрева калориметра:

Q4=Q1+Q2+Q3=6300+51000+760=57660 Дж.Q_4 = Q_1 + Q_2 + Q_3 = 6300 + 51000 + 760 = 57660 \, \text{Дж}.

Теперь определим, сколько водяного пара нужно для этого:

57660=m⋅2.3⋅10657660 = m \cdot 2.3 \cdot 10^6 m=576602.3⋅106≈0.025 кг.m = \frac{57660}{2.3 \cdot 10^6} \approx 0.025 \, \text{кг}.
  1. Ответ:

Для того чтобы растопить весь снег, нужно ввести примерно 0.025 кг водяного пара (или 25 г).

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос