Question

Железную деталь, разогретую до температуры 1000 °С, бросили в ведро, частично наполненное десятью литрами воды при 20 °С, после чего половина воды испарилась. Какова была масса детали? Теплообменом с другими телами пренебречь. Удельная теплота парообразования воды Lв = 2,3⋅106 Дж/кг, удельная теплоёмкость воды cв = 4200 Дж/(кг⋅°С), удельная теплоёмкость железа cж = 460 Дж/(кг⋅°С) Help me pleas ❤❤❤)​

Answer 1

Ответ:

Дано: tд=1000°C

Vв=10л (в СИ 0.01)

tв=20°С

Vп=5л( в СИ 0.005м3)

св=4200дж

сж=460дж

L=2300000Дж/кг

tк=100°С

mд-?

p=1000кг/м3

Решение:

Qотд=Qпол

Qотд=сж•mд•tд

Qпол=св•Vв•p•(tк-tв)+L•Vп•p

cж•mд•tд=св•Vв•р•(tк-tв)+L•Vп•p

сж•mд•tд=4200Дж•0.01м3•1000кг/м3•80°с+2300000Дж/кг•0.05м3•1000кг/м3

сж•mд•tд=14860000Дж

mд=14860000Дж/сж•tд

mд=14860000Дж/(460дж•1000°C=32.3кг

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем воспользоваться законом сохранения энергии.

Сначала определим, сколько тепла потеряла горячая железная деталь при охлаждении от 1000 °C до 20 °C:

Qпотерянное = масса_железа * cж * (Tначальная - Tконечная)

Где:

• масса_железа - масса железной детали (которую мы хотим найти),
• cж - удельная теплоёмкость железа,
• Tначальная - начальная температура железной детали (1000 °C),
• Tконечная - конечная температура железной детали (20 °C).

Qпотерянное = масса_железа * 460 Дж/(кг⋅°С) * (1000 °C - 20 °C)

Теперь определим количество тепла, которое было потрачено на испарение половины воды:

Qиспарение = (масса_воды / 2) * Lв

Где:

• масса_воды - масса воды в ведре (10 литров), умноженная на плотность воды (1000 кг/м³).

Плотность воды можно найти, зная, что 1 литр воды = 1 кг и 1 м³ = 1000 литров, таким образом, масса_воды = 10 кг.

Qиспарение = (10 кг / 2) * 2.3 * 10^6 Дж/кг = 11.5 * 10^6 Дж

Теперь мы знаем, что всё тепло, потерянное железной деталью, было использовано на испарение воды:

Qпотерянное = Qиспарение

масса_железа * 460 Дж/(кг⋅°С) * (1000 °C - 20 °C) = 11.5 * 10^6 Дж

Теперь давайте найдем массу_железа:

масса_железа = (11.5 * 10^6 Дж) / (460 Дж/(кг⋅°С) * (1000 °C - 20 °C))

масса_железа = (11.5 * 10^6 Дж) / (460 Дж/(кг⋅°С) * 980 °C)

масса_железа = (11.5 * 10^6 Дж) / (450800 Дж/кг)

масса_железа ≈ 25.54 кг

Таким образом, масса железной детали составляет примерно 25.54 кг.