Question

В сосуд,который содержит 3 кг воды и 2 кг льда при температуре 0 градусов,впустили пар при температуре 100 градусов.После того.как весь лёд растаял ,в сосуде установилась температура 72 градуса.Найдите массу пара.(с воды-4200 Дж/кг* с, с льда-2100 Дж/кг *с,теплота плавления льда-332кДж/кг, Lводы-2,3 МДж/кг

Answer 1

В сосуде происходят процессы:
плавление льда, нагревание воды до 72 градусов и конденсация пара.
Теплота, выделившаяся при конденсации пара идет на плавление льда и нагрев воды
mп - масса пара
mв - масса воды
mл - масса льда
Q(конденсации) = mп * L
Q(плавления) = mл * λ
Q(нагревания) = cв * (mл + mв) * (72 - 0)
Q(конденсации) = Q(плавления) + Q(нагревания)
mп * L = cв * (mл + mв) * (72 - 0) +  mл * λ
mп * 2300000 = 4200 * 5 * 72 + 2 * 332000
mп = (664000 + 1512000) / 2300000 = 0,95 кг

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии.

Сначала определим количество теплоты, необходимое для плавления всего льда. Теплота плавления льда (Q1) вычисляется как произведение массы льда (m1) на теплоту плавления (Lводы):

Q1 = m1 * Lводы

Далее определим количество теплоты, необходимое для нагрева всей воды из исходного состояния до температуры 72 градуса. Теплота нагрева воды (Q2) вычисляется как произведение массы воды (m2) на удельную теплоемкость воды (cводы) и изменение температуры (Δt):

Q2 = m2 * cводы * Δt

Также учтем количество теплоты, которое выделяется при охлаждении пара до температуры 72 градуса. Теплота конденсации пара (Q3) вычисляется как произведение массы пара (m3) на удельную теплоту парообразования (cводы) и изменение температуры (Δt):

Q3 = m3 * cводы * Δt

Теперь можем записать уравнение сохранения энергии:

Q1 + Q2 + Q3 = 0

Подставим известные значения:

m1 * Lводы + m2 * cводы * Δt + m3 * cводы * Δt = 0

Теперь найдем неизвестную массу пара (m3). Мы знаем, что масса воды (m2) равна 3 кг, масса льда (m1) равна 2 кг, изменение температуры (Δt) равно 72 - 0 = 72 градуса, удельная теплоемкость воды (cводы) равна 4200 Дж/кг*с, удельная теплота плавления льда (Lводы) равна 332 кДж/кг.

Подставим значения и решим уравнение:

2 кг * 332 кДж/кг + 3 кг * 4200 Дж/кгс * 72 градуса + m3 * 4200 Дж/кгс * 72 градуса = 0

664 кДж + 3 кг * 4200 Дж/кгс * 72 градуса + m3 * 4200 Дж/кгс * 72 градуса = 0

664 кДж + 3024 кДж + m3 * 3024 кДж = 0

3696 кДж