В сосуд, содержащий лед массой 2 кг при температуре -10 C , впустили водяной пар массой 200 г при температуре 100 С. Расплатится ли весь лед? Какая температура установится в сосуде? теплоемксостью сосуда пренебречь

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи можно воспользоваться принципом сохранения энергии.

Сначала определим количество теплоты, которое выделится при конденсации водяного пара:
Q = m c ΔT,
где m - масса водяного пара, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Q = 0.2 кг 4200 Дж/(кг°C) * (100-0)°C = 84000 Дж.

Теперь определим количество теплоты, необходимое для плавления льда:
Q = m * L,
где L - удельная теплота плавления льда (334 кДж/кг).

Q = 2 кг * 334 кДж/кг = 668 кДж.

Таким образом, для плавления всего льда необходимо 668 кДж, что меньше, чем количество выделенной теплоты при конденсации водяного пара (84000 Дж). Следовательно, весь лед расплавится.

Чтобы определить температуру установившуюся в сосуде, можно воспользоваться уравнением:

m_1 c_1 (T_f - T_1) + m_2 c_2 (T_f - T_2) = Q,
где m_1 - масса льда, c_1 - удельная теплоемкость льда, T_1 - начальная температура льда, T_f - температура установившаяся, m_2 - масса воды, c_2 - удельная теплоемкость воды, T_2 - начальная температура воды.

В данном случае лёд плавится, поэтому:

m_1 L (T_f - T_1) + m_2 c_2 (T_f - T_2) = Q,
2 кг 334 кДж/кг (T_f - (-10°С)) + 0.2 кг 4200 Дж/(кг°C) * (T_f - 100°С) = 84000 Дж.

Решая это уравнение, получаем значение температуры, которая установится в сосуде.