В воду объёмом 1 л, температура которой 20°С, бросают кусок железа массой 100 г, нагретый до 500 °С. При этом температура воды повышается до 24 °С и некоторое количество её…

Для решения данной задачи используем законы сохранения энергии и теплоты.

1. Сначала рассчитаем количество теплоты, переданное от железа к воде для повышения температуры и испарения воды:

   a. Рассчитаем количество теплоты, переданное от железа М_ж к воде М_в для равновесия температур:

   \(Q_1 = c_ж * M_ж * (T_f - T_i)\)

   Где:

   • \(c_ж\) - удельная теплоемкость железа (\(c_ж = 0.45 \, Дж/г°C\)),
   • \(M_ж\) - масса железа (\(M_ж = 100 \, г\)),
   • \(T_f\) - финальная температура воды (\(T_f = 24°C\)),
   • \(T_i\) - начальная температура железа (\(T_i = 500°C\)).

   Подставляем значения:

   \(Q_1 = 0.45 * 100 * (24 - 500)\)
   \(Q_1 = -20700 \, Дж\) (знак минус указывает на то, что теплота передана от железа к воде)

   b. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для образования пара:

   \(Q_2 = M_{H_2O} * L_v\)

   Где:

   • \(M_{H_2O}\) - масса воды, превращенной в пар,
   • \(L_v\) - удельная теплота испарения воды (\(L_v = 2260 \, kJ/kg\)).

2. Сумма теплоты \(Q_1\) и \(Q_2\) должна равняться нулю (закон сохранения энергии).

   \(Q_1 + Q_2 = 0\)

   \(-20700 + M_{H_2O} * 2260 = 0\)

   \(M_{H_2O} = \frac{20700}{2260}\)
   \(M_{H_2O} ≈ 9.15 \, г\)

Таким образом, масса воды, превратившейся в пар, составляет примерно 9.15 г.