Question

Сколько водяного пара, температура которого 100 С, надо ввести в латунный калориметр массой 100г, в котором находится снег массой 150 г при температуре -20 С, для того, чтобы весь снег растаял?

Answer 1

С латуни=400 Дж/кг градус по Цельс; 
С снега=2100 Дж/кг градус по Цельс; 
Л= 3,4х10 в 5степени Дж/кг
Q1=c(льда) m(льда) *20 + Л(удельная теплота плавления льда) *  m(льда)
так же в теплообмене учавствует и калориметр из латуни. его тоже следует нагреть до 0. для этого требуется колличество теплоты равное:
Q2 = c(латунь) m(латунь) *20
получается всего нам нужно кол-во теплоты: 
Q3 = Q1+Q2 это кол-во теплоты должно выделиться при конденсации пара и последуещем охлаждении уже воды: 
Q4=L(пара) *m(пара) + c *m(пара)*100
Q3=Q4
c(льда) m(льда) *20 +  c(латунь) m(латунь) *20+Л(удельная теплота плавления льда) *  m(льда)=L(пара) *m(пара) + c *m(пара)*100
выражаешь отсюда массу пара.

Answer 2

Для решения задачи необходимо воспользоваться уравнением теплового баланса:

Qпара + Qлед = Qвода,

где Qпара – количество тепла, выделившееся при конденсации водяного пара, Qлед – количество тепла, необходимое для таяния льда, Qвода – количество тепла, поглощаемое водой при нагревании до температуры плавления.

Qпара = mпара·l,

где mпара – масса водяного пара, l – удельная теплота конденсации водяного пара.

Qлед = mлед·L,

где mлед – масса льда, L – удельная теплота таяния льда.

Qвода = mвода·c·Δt,

где mвода – масса воды, c – удельная теплоемкость воды, Δt – изменение температуры.

Масса воды, необходимой для таяния льда, равна массе льда:

mвода = mлед = 150 г.

Удельная теплоемкость латуни принимается равной удельной теплоемкости воды:

cлатуни = cводы = 4,18 Дж/(г·°C)

Удельная теплота таяния льда:

L = 333,6 кДж/кг

Удельная теплота конденсации водяного пара:

l = 2445 кДж/кг

Температура калориметра при добавлении пара будет равна -20 С, так как таяние льда и нагревание воды до температуры плавления приведут к выравниванию температур в системе.

Температура плавления льда:

tплавл = 0 С

Из уравнения теплового баланса получаем:

mпара·l + mлед·L = mвода·c·Δt

mпара = (mвода·c·Δt - mлед·L)/l

Подставляем известные значения и решаем уравнение:

mпара = (0,15 кг·4,18 Дж/(г·°C)·(0 - (-20)°C) - 0,15 кг·333,6 кДж/кг)/2445 кДж/кг ≈ 0,04 кг

Ответ: для того, чтобы весь снег растаял, надо ввести в латунный калориметр при температуре -20 С около 40 г водяного пара.