В сосуде, теплоёмкость которого равна 186 Дж/°C, находится 3 л воды и 1 кг льда при 0°C. Чтобы получить воду с температурой 7°C, в сосуд впускают водяной пар при 100°C. Определи…
В сосуде, теплоёмкость которого равна 186 Дж/°C, находится 3 л воды и 1 кг льда при 0°C. Чтобы получить воду с температурой 7°C, в сосуд впускают водяной пар при 100°C. Определи массу пара. (Удельная теплоёмкость воды c = 4200 Джкг⋅°C, удельная теплота парообразования L = 2260000 Дж/кг, удельная теплота плавления льда λ = 330000 Дж/кг.)
Масса пара может быть определена с использованием уравнения теплового баланса:
m1 × c × ΔT1 + m2 × λ + m3 × c × ΔT2 = 0
где m1 - масса воды, m2 - масса льда, m3 - масса пара, c - удельная теплоёмкость воды, λ - удельная теплота плавления льда, ΔT1 - изменение температуры воды, ΔT2 - изменение температуры пара.
В нашем случае: m1 = 3 кг, m2 = 1 кг, c = 4200 Дж/кг⋅°C, λ = 330000 Дж/кг, ΔT1 = 7°C - 0°C = 7°C, ΔT2 = 100°C - 7°C = 93°C.
Подставляя известные значения, получаем:
3 × 4200 × 7 + 1 × 330000 + m3 × 4200 × 93 = 0
Определяем массу пара:
3 × 4200 × 7 + 1 × 330000 + m3 × 4200 × 93 = 0 m3 × 4200 × 93 = -(3 × 4200 × 7 + 1 × 330000) m3 = -(3 × 4200 × 7 + 1 × 330000) / (4200 × 93)
Вычисляем значения:
m3 = - (3 × 4200 × 7 + 1 × 330000) / (4200 × 93)
m3 ≈ -6971 кг
Масса пара составляет примерно 6971 кг.
