В сосуде, теплоемкость которого 199 Дж/кг, находится 2 л воды и 1,2 кг льда при 0°С. Чтобы получить

Ответы на вопрос

Отвечает Бероева Лиза.

Для того чтобы решить эту задачу, нужно учесть несколько тепловых процессов:

Масса льда $m_{\text{лед}} = 1,2 \, \text{кг}$ , удельная теплота плавления льда $\lambda = 330000 \, \text{Дж/кг}$ .

Теплота, необходимая для плавления льда:

Q_{\text{плавление}} = m_{\text{лед}} \cdot \lambda = 1,2 \, \text{кг} \cdot 330000 \, \text{Дж/кг} = 396000 \, \text{Дж}.

После плавления льда получится 1,2 кг воды при 0 °C. Плюс в сосуде уже есть 2 литра воды, что соответствует 2 кг воды.

Общая масса воды в сосуде:

m_{\text{вода}} = 2 \, \text{кг} + 1,2 \, \text{кг} = 3,2 \, \text{кг}.

Температура воды должна подняться с 0 °C до 14 °C. Для этого используем удельную теплоемкость воды $c = 4200 \, \text{Дж/кг⋅°C}$ .

Теплота, необходимая для нагрева воды:

Q_{\text{нагрев}} = m_{\text{вода}} \cdot c \cdot \Delta T = 3,2 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/кг⋅°C} \cdot (14 - 0) \, \text{°C}.

Q_{\text{нагрев}} = 3,2 \cdot 4200 \cdot 14 = 188160 \, \text{Дж}.

Обозначим массу конденсирующегося водяного пара через $m_{\text{пар}}$ . Удельная теплота парообразования $L = 2260000 \, \text{Дж/кг}$ .

Теплота, которую отдаст водяной пар при конденсации:

Q_{\text{пар}} = m_{\text{пар}} \cdot L = m_{\text{пар}} \cdot 2260000 \, \text{Дж/кг}.

Теплота, отдаваемая конденсирующимся паром, должна полностью покрыть потребность в теплоте для плавления льда и нагрева воды. То есть:

Q_{\text{пар}} = Q_{\text{плавление}} + Q_{\text{нагрев}}.

Подставим значения:

m_{\text{пар}} \cdot 2260000 = 396000 + 188160.

m_{\text{пар}} \cdot 2260000 = 584160.

Теперь найдём массу пара:

m_{\text{пар}} = \frac{584160}{2260000} \approx 0,258 \, \text{кг}.

Масса водяного пара, который необходимо ввести в сосуд, составляет примерно 0,258 кг.

Ответы на вопрос