6.Для нагревания 3 литров воды от 18°С до 100°С в воду впускают стоградусный пар. Определите массу пара. (Удельная теплота парообразования воды 2.3. 106 Дж/кг. удельная…

Ниже подробные решения трёх задач с пошаговыми объяснениями.

1. Нагрев воды паром 100°C (3 литра воды, 18°C → 100°C)

Данные:

• Объём воды V = 3 л = 0.003 м³; плотность воды ρ = 1000 кг/м³
• Масса воды m_w = ρ V = 1000 × 0.003 = 3 кг
• Удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг·°С)
• Переходная температура: ΔT = 100 - 18 = 82°С
• Удельная теплота парообразования воды L_v = 2.3×10^6 Дж/кг

Расчёт:

• Тепло, необходимое воде для повышения температуры: Q_w = m_w c ΔT = 3 × 4200 × 82 = 1.0332×10^6 Дж
• Это тепло даёт снятый пар при конденсации: Q_w = m_s L_v, где m_s — масса конденсированного пара
• m_s = Q_w / L_v = 1.0332×10^6 / 2.3×10^6 ≈ 0.45 кг

Ответ: приблизительно 0.45 кг пара должны конденсироваться.

2. Энергия при кристаллизации и охлаждении свинцовой пластины (размеры 2 × 5 × 10 см)

Данные:

• Размеры пластины: 2 см × 5 см × 10 см → объём V = 100 см³ = 1.0×10^-4 м³
• Плотность свинца ρ = 11300 кг/м³ → масса m = ρ V = 11300 × 1.0×10^-4 = 1.13 кг
• Удельная теплоёмкость свинца c = 140 Дж/(кг·°С)
• Температура плавления 327°C, температура охлаждения 27°C → ΔT = 327 - 27 = 300°C
• Удельная теплота кристаллизации (плавления) L_f = 0.25×10^5 Дж/кг = 2.5×10^4 Дж/кг

Расчёт:

• Энергия, выделяющаяся при кристаллизации: Q_latent = m L_f = 1.13 × 2.5×10^4 ≈ 2.825×10^4 Дж
• Энергия при охлаждении: Q_cool = m c ΔT = 1.13 × 140 × 300 ≈ 4.746×10^4 Дж
• Общая энергия: Q_total = Q_latent + Q_cool ≈ 2.825×10^4 + 4.746×10^4 ≈ 7.571×10^4 Дж

Ответ: примерно 7.57×10^4 Дж (75.7 кДж) энергии выделится.

3. Энергия при кристаллизации и охлаждении свинцовой пластины (та же размерность, но другая плотность)

Данные:

• Размеры пластины те же: 2 × 5 × 10 см → V = 1.0×10^-4 м³
• Плотность ρ = 1300 кг/м³ → масса m = 1300 × 1.0×10^-4 = 0.13 кг
• Удельная теплоёмкость свинца c = 140 Дж/(кг·°С)
• ΔT = 300°C, L_f = 2.5×10^4 Дж/кг (как в пункте 2)

Расчёт:

• Q_latent = m L_f = 0.13 × 2.5×10^4 = 3.25×10^3 Дж
• Q_cool = m c ΔT = 0.13 × 140 × 300 = 5.46×10^3 Дж
• Q_total = Q_latent + Q_cool = 3.25×10^3 + 5.46×10^3 ≈ 8.71×10^3 Дж

Ответ: примерно 8.7×10^3 Дж (8.7 кДж) энергии выделится.

Краткие итоги:

• Задача 1: масса конденсированного пара ≈ 0.45 кг
• Задача 2: энергия ≈ 75.7 кДж
• Задача 3: энергия ≈ 8.7 кДж

Если хочешь, могу проверить расчёты с другими исходными данными (например, при другой L_f для свинца или другим ∆T).