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.)

Мы можем использовать формулу теплового баланса для решения этой задачи. Сначала найдем тепловую энергию, которая нужна, чтобы нагреть воду и лед до 7°C.

Тепловая энергия для нагрева воды: Q1 = m1 * c * ΔT1 Q1 = 3000 г * 4200 Дж/кг⋅°C * (7°C - 0°C) Q1 = 88200 Дж

Тепловая энергия для плавления льда: Q2 = m2 * λ Q2 = 1000 г * 330000 Дж/кг Q2 = 330000000 Дж

Общая тепловая энергия, необходимая для нагрева воды и плавления льда: Q = Q1 + Q2 Q = 88200 Дж + 330000000 Дж Q = 330088200 Дж

Тепловая энергия, которую мы получаем от водяного пара: Q = m3 * L 330088200 Дж = m3 * 2260000 Дж/кг

Масса пара: m3 = 330088200 Дж / 2260000 Дж/кг m3 ≈ 146.09 кг

Таким образом, масса пара, которую нужно впустить в сосуд, составляет около 146.09 кг.