Вопрос: В сосуд, имеющий температуру 0ºC, впустили пар массой 1 кг при температуре 100ºC. Сколько воды изначально было в сосуде, если через некоторое время в нем установилась температура 20ºC? Удельная теплоемкость воды 420 Дж/кгºC, удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг.
Ответ: Чтобы решить эту задачу, вам нужно использовать уравнение теплового баланса. Первым шагом найдите количество теплоты, которое отдал пар при охлаждении от 100ºC до 20ºC с помощью следующей формулы:
Q = m * c * ΔT
где Q - количество теплоты, m - масса пара, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.
Q = 1 кг * 420 Дж/кгºС * (100ºC - 20ºC) = 75,600 Дж
Затем используйте удельную теплоту парообразования, чтобы найти количество теплоты, необходимое для превращения пара в воду при температуре 100ºC:
Q_пар = m_пар * Л
где Q_пар - количество теплоты, m_пар - масса пара, Л - удельная теплота парообразования воды.
Q_пар = 1 кг * 2.3 МДж/кг = 2,300,000 Дж
Итак, суммируйте количество теплоты от пара и количество теплоты, необходимое для превращения пара обратно в воду:
Q_общ = Q + Q_пар = 75,600 Дж + 2,300,000 Дж = 2,375,600 Дж
Теперь, используя уравнение теплового баланса, найдите массу воды в сосуде:
Q_общ = m_воды * c * ΔT
2,375,600 Дж = m_воды * 420 Дж/кгºС * (20ºC - 0ºC)
m_воды = 2,375,600 Дж / (420 Дж/кгºС * 20ºC) = 283 кг
Итак, изначально в сосуде было 283 кг воды.