Question

В бак, содержащий воду массой 10 кг при температуре 20С, бросили кусок железа массой 2,1 кг, нагретый до температуры 500С. При этом некоторое количество воды превратилось в пар. Конечная температура, установившаяся в баке, равна 26С. Определите массу воды, обратившуюся в пар. Прошу, распишите решение

Answer 1

вроде бы так...........

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Энергия, перешедшая от горячего железа в воду, должна равняться энергии, необходимой для нагрева воды и испарения определенного количества ее массы.

Давайте начнем с расчета энергии, переданной от железа воде:

1. Рассчитаем тепловую энергию, переданную от железа воде для ее нагрева до конечной температуры (26°C). Мы используем уравнение:

Q1 = m1 * c1 * ΔT1,

где Q1 - тепловая энергия (Джоулей), m1 - масса железа (2,1 кг), c1 - удельная теплоемкость железа (примем равной 450 Дж/кг°C, это значение можно найти в таблицах), ΔT1 - изменение температуры железа (500°C - 26°C).

Q1 = 2,1 кг * 450 Дж/кг°C * (500°C - 26°C) = 2,1 кг * 450 Дж/кг°C * 474°C = 449,415 кДж.

2. Теперь рассчитаем энергию, необходимую для нагрева воды. Мы используем уравнение:

Q2 = m2 * c2 * ΔT2,

где Q2 - тепловая энергия (Джоулей), m2 - масса воды, c2 - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/г°C, это значение можно найти в таблицах), ΔT2 - изменение температуры воды (26°C - 20°C).

Мы знаем, что конечная температура установилась на 26°C, поэтому изменение температуры ΔT2 равно 6°C.

Q2 = m2 * 4,186 Дж/г°C * 6°C = 25,116 мДж.

3. Теперь рассчитаем энергию, потраченную на испарение воды. Мы используем уравнение:

Q3 = m3 * Lv,

где Q3 - тепловая энергия (Джоулей), m3 - масса испарившейся воды, Lv - удельная теплота испарения воды (2,257 кДж/г, это значение можно найти в таблицах).

Мы знаем, что общая тепловая энергия Q3, переданная на испарение воды, равна разнице между энергией, переданной от железа (Q1) и энергией, потраченной на нагрев воды (Q2):

Q3 = Q1 - Q2 = 449,415 кДж - 25,116 мДж = 449,415 кДж - 25,116 кДж = 424,299 кДж.

Теперь мы можем рассчитать массу испарившейся воды m3, используя удельную теплоту испарения:

m3 = Q3 / Lv = 424,299 кДж / 2,257 кДж/г = 188,038 г.

Итак, масса воды, которая превратилась в пар, равна 188,038 граммам или приближенно 0,188 кг.