Question

Было 500 грамм воды, в неё пустили 20 грамм водяной пары с температурой 1000. Затем в посуде стало 500 градусов по цельсию. Какая начальная температура воды?​

Answer 1

Ответ:

Далее нагрев 0,5кг воды с температуры t1 будет происходить за счет этой теплоты и теплоты, выделяющейся от охлаждения 20г только что конденсировавшейся воды от 100 до 50 градусов. Рассчитаем сколько это:0,02*4200*(100-50)=4200 Дж = 4,2 кДжВсего на нагрев 0,5 кг воды пойдет 45+4,2=49,2 кДж Узнаем на сколько градусов нагрелась эта вода:49,2/(0,5*4,2)=23,4 градусазначит первоначальная температура была:50-23,4=26,6 градусов по Цельсию

Answer 2

Для решения этой задачи можно использовать закон сохранения энергии. Общая энергия системы (воды и водяного пара) до и после смешивания будет одинаковой.

Первоначально у воды была начальная температура T1 и масса 500 грамм. Её энергия составляет Q1 = m1 * c1 * T1, где m1 - масса воды, c1 - удельная теплоёмкость воды.

Водяной пар с температурой 100 градусов Цельсия (373 Кельвина) и массой 20 грамм (0.02 килограмма) был добавлен к воде. Таким образом, его энергия составляет Q2 = m2 * c2 * T2, где m2 - масса водяного пара, c2 - удельная теплоёмкость водяного пара, T2 - его начальная температура.

После смешивания в посуде образуется система с температурой 500 градусов Цельсия (773 Кельвина). Это будет температура равновесия для всей системы воды и водяного пара. Общая энергия этой системы будет составлять Q3 = (m1 + m2) * c3 * T3, где c3 - удельная теплоёмкость смеси воды и водяного пара, T3 - температура равновесия.

Закон сохранения энергии гласит, что Q1 + Q2 = Q3, так как энергия не создаётся и не исчезает.

Таким образом, мы можем записать уравнение: m1 * c1 * T1 + m2 * c2 * T2 = (m1 + m2) * c3 * T3

Подставляем известные значения: (500 г) * c1 * T1 + (0.02 кг) * c2 * 1000 К = (500 г + 0.02 кг) * c3 * 773 К

Так как мы ищем начальную температуру воды (T1), то другие температуры (T2 и T3) неизвестны. Однако мы можем сократить некоторые значения, например, массу воды (м1): 500 г * c1 * T1 + 0.02 кг * c2 * 1000 К = (500 г + 0.02 кг) * c3 * 773 К

Преобразуем это уравнение для нахождения T1: 500 г * c1 * T1 = (500 г + 0.02 кг) * c3 * 773 К -