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.)

Для решения данной задачи необходимо учесть, что для превращения льда в воду при 0°C необходимо передать энергию теплоты плавления, а для нагревания воды до 7°C - энергию теплоемкости.

Сначала найдем теплоту, которую необходимо передать, чтобы превратить лёд в воду. Масса льда равна 1 кг, а удельная теплота плавления льда λ = 330000 Дж/кг. Таким образом, общая энергия, необходимая для плавления льда, составит Q1 = масса × λ = 1 кг × 330000 Дж/кг = 330000 Дж.

Затем найдем тепло, которое нужно передать для нагревания воды с 0°C до 7°C. Масса воды равна 3 л, что равно 3 кг, а удельная теплоемкость воды c = 4200 Дж/°C. Таким образом, общая энергия, необходимая для нагревания воды, составит Q2 = масса × c × ΔT = 3 кг × 4200 Дж/°C × 7°C = 88200 Дж.

Общая энергия, необходимая для превращения льда в воду и нагревания воды от 0°C до 7°C, составит Q = Q1 + Q2 = 330000 Дж + 88200 Дж = 418200 Дж.

Теперь найдем массу пара. Удельная теплота парообразования воды L = 2260000 Дж/кг. Используя формулу m = Q / L, где m - масса пара, получаем m = 418200 Дж / 2260000 Дж/кг ≈ 0,185 кг.

Таким образом, масса пара составляет примерно 0,185 кг.