Question

В теплоизолированный сосуд, содержащий 400 г льда и 300 г воды, находящихся в состоянии теплового равновесия, положили алюминиевый шар массой 2 кг, разогретый до температуры 150℃. Удельная теплоёмкость льда 2100 Дж/(кг⋅℃), удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг⋅℃), удельная теплоёмкость алюминия 920 Дж/(кг⋅℃), удельная теплота плавления льда 340 кДж/кг, удельная теплота парообразования воды при температуре кипения 2,3 МДж/кг. Что будет находиться в сосуде после установления теплового равновесия?​

Answer 1

Ответ:

ВОДА И АЛЮМИНИЙ

Объяснение:

.........................................................

Answer 2

Ответ: Вода и алюминий

Answer 3

Для решения данной задачи необходимо вычислить количество теплоты, которое будет передано от алюминиевого шара к льду и воде, а также определить, сколько льда и воды перейдет в другие фазы состояния.

Первоначально в сосуде находится 400 г льда и 300 г воды. Общая масса составляет 400 г + 300 г + 2000 г (масса алюминиевого шара) = 2700 г. Общая удельная теплоемкость смеси воды, льда и алюминия может быть вычислена с помощью формулы:

Смесь = (ма•Са + мл•Сл + мв•Св),

где ма, мл и мв - массы алюминия, льда и воды соответственно, Са, Сл и Св - удельные теплоемкости алюминия, льда и воды соответственно.

Смесь = (2 кг • 920 Дж/(кг℃) + 400 г • 2100 Дж/(г℃) + 300 г • 4200 Дж/(г℃)).

Смесь = (1840 кДж/℃ + 840000 Дж/℃ + 1260000 Дж/℃) = 2109840 Дж/℃.

Поскольку сосуд находится в состоянии теплового равновесия, тепловая энергия, переданная от алюминиевого шара, равна тепловой энергии, поглощенной льдом и водой. Получим уравнение:

(температура шара - 0℃) • 2000 г • 920 Дж/(кг℃) = (0℃ - температура шара) • (масса льда • 340 кДж/кг + масса воды • 2,3 МДж/кг).

(150℃ - 0℃) • 2000 г • 920 Дж/(кг℃) = (0℃ - 150℃) • (400 г • 340 кДж/кг + 300 г • 2,3 МДж/кг).

В результате вычислений получаем:

150 • 2000 • 920 = -150 • (400 • 340 + 300 • 2,3).

В данном уравнении неизвестной является температура шара. Решая его, получаем значение температуры шара равным 22,5 ℃.

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты, поглощенное льдом и водой:

Количество теплоты, поглощенное льдом = масса льда • удельная теплота плавления льда.

Количество теплоты, поглощенное льдом = 400 г • 340 кДж/кг = 0,136 МДж.

Теперь остается вычислить, сколько воды превратится в пар:

Количество теплоты, необходимое для парообразования воды = масса воды • удельная теплота парообразования.

Количество теплоты, необходимое для парообразования воды = 300 г • 2,3 МДж/кг = 0,69 МДж.

В итоге после установления теплового равновесия в сосуде останется лед с массой 400 г, вода с массой 300 - 0,4 г = 299,6 г и остаток водяного пара, который не увеличивается за счет наличия узкого горла в сосуде.