В Теплоизолированный сосуд поместили:m1=4 кг льда при температуре t1=-20°C, m2=3кг воды при температуре t2=50°C и m3=100г пара при температуре t3=100°C. Найдите температуру в сосуде, а также массы воды, льда и пора после установления теплового равновесия. Удельная теплота плавления льда лямбда=340 кДж\кг, удельная теплоемкость льда С1=2,1 кДж/(кг К), воды С2= 4,2кДж/(кг К), удельная теплота парообразования воды r=2300кДж/кг

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала определим, сколько теплоты необходимо для нагревания льда до температуры плавления и его плавления:

Q1 = m1 C1 (0 - (-20)) = 4 2,1 20 = 168 кДж

Q2 = m1 lambda = 4 340 = 1360 кДж

Общее количество теплоты для льда: Q1 + Q2 = 168 + 1360 = 1528 кДж

Теперь определим, сколько теплоты необходимо для нагревания воды до температуры равновесия:

Q3 = m2 C2 (t - 50) = 3 4,2 (t - 50)

Теплота, необходимая для превращения воды в пар:

Q4 = m3 r = 0,1 2300 = 230 кДж

Теполный объем теплоты на нагревание воды и ее парообразование равен:

Q3 + Q4 = 3 4.2 (t - 50) + 230

Теперь уравняем общее количество теплоты для льда и воды:

1528 = 3 4.2 (t - 50) + 230

1528 = 12.6t - 630 + 230

12.6t = 1928

t = 153,02°C

Следовательно, после установления теплового равновесия температура в сосуде будет равна 153,02°C.

Массы льда, воды и пара после установления теплового равновесия:

Масса льда останется той же (4кг), масса воды уменьшится на количество испарившегося за счет тепла пара, а масса пара увеличится на это же количество.