В сосуде, теплоёмкость которого равна 183 Дж/°С, находится 2 л воды и 1,4 кг льда при 0°С. Чтобы получить воду с температурой 13 °С, в сосуд впускают водяной пар при 100 °С. Определи массу пара.
(Удельная теплоёмкость воды с=4200Джкг⋅° С, удельная теплота парообразования =2260000 Дж/кг, удельная теплота плавления льда λ=330000 Дж/кг).
Ответ (округли до целого числа)

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Используем закон сохранения энергии:

м(вода) c(воды) ΔT + м(льда) λ + м(пара) λ(пара) = 0,

где
м(вода) - масса воды,
c(воды) - удельная теплоемкость воды,
ΔT - изменение температуры,
м(льда) - масса льда,
λ - удельная теплота плавления,
м(пара) - масса пара,
λ(пара) - удельная теплота парообразования.

Сначала рассчитаем, сколько тепла необходимо для нагрева воды до 13°C:

Q1 = м(вода) c(воды) (13 - 0) = 2 4200 13 = 109200 Дж.

Затем рассчитаем, сколько тепла необходимо для плавления льда:

Q2 = м(льда) λ = 1.4 330000 = 462000 Дж.

Суммарное количество тепла, необходимое для нагрева воды и плавления льда:

Q1 + Q2 = 109200 + 462000 = 571200 Дж.

Теперь найдем массу пара, необходимую для образования этого количества тепла:

м(пара) = Q / λ(пара) = 571200 / 2260000 ≈ 0.252 кг ≈ 252 г.

Итак, масса пара, необходимая для нагрева воды и плавления льда до 13°C, составляет примерно 252 г.