Question

Помагите пожалуйста 1)В сосуд с водой массой 2 кг и температурой 60 °С положили кусочек льда массой 50 г и температурой 0 °С. Какая температура установится в сосуде? (Ответ: t = 56 °С.)2)Какое количество теплоты выделяется при конденсации водяного пара массой 5 кг при температуре 100 °С и охлаждении образовавшейся воды до 30 °С? (Ответ: Q= 1,3 • 107 Дж.)​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

1)По уравнению теплового баланса

Q1+Q2+Q3=0. ( Q1-количество теплоты, полученное льдом для плавления, Q2 -количество теплоты, полученное водой. полученной из льда, для нагревания от t1=0град, до температуры. которая установилась в сосуде t ., Q3-количество теплоты, отданное водой, при остывании от температуры t2=60град, до температуры t .)

Q1=лямбда *m1. ( лямбда - удельная теплота плавления льда=334000Дж/кг, m1-масса воды=0,05кг ,)

Q2=c*m1*(t - t1). ( c -удельная теплоемкость воды=4200Дж/кг*град, )

Q3=c*m2*(t - t2). ( m2- масса горячей воды=60град) . Подставим

лямбда*m1 + c*m1*( t - t1) + c*m2*( t - t2)=0. раскроем скобки и выразим t .

лямбда *m1 + c*m1*t - c*m1*t1 + c*m2*t - c*m2*t2 =0.

c*m1*t + c*m2*t = c*m1*t1 + c*m2*t2 - лямбда*m1.

t*(c*m1 +c*m2 ) = c*m1*t1 + c*m2*t2 - лямбда*m1.

t= (c*m1*t1 + c*m2*t2 - лямбда*m1 ) / (c*m1 +c*m2).

t=(4200*0,05 *0 +4200*2*60 - 334000*0,05) / ( 4200*0,05 + 4200*2)=56,597град.

Answer 2

Давайте рассмотрим каждый из этих вопросов.

1. Для определения конечной температуры в сосуде, когда вода и лед достигнут равновесия, можно использовать закон сохранения энергии. Мы можем использовать следующее уравнение:

Q1 + Q2 = 0

Где Q1 - количество теплоты, переданное от воды к льду, и Q2 - количество теплоты, переданное от льда к воде. Оба этих количества теплоты можно выразить через массу (m), удельную теплоемкость (c) и изменение температуры (ΔT) согласно следующим формулам:

Q = m * c * ΔT

Для воды: m1 = 2 кг c1 = 4,186 Дж/(г°C) (удельная теплоемкость воды) ΔT1 = T_конечная - 60°C

Для льда: m2 = 0,05 кг c2 = 2,093 Дж/(г°C) (удельная теплоемкость льда) ΔT2 = T_конечная - 0°C

Теперь мы можем записать уравнение для закона сохранения энергии:

(m1 * c1 * ΔT1) + (m2 * c2 * ΔT2) = 0

(2 кг * 4,186 Дж/(г°C) * (T_конечная - 60°C)) + (0,05 кг * 2,093 Дж/(г°C) * (T_конечная - 0°C)) = 0

Решив это уравнение, мы найдем T_конечная:

(8,372 * T_конечная - 503,52) + (0,10465 * T_конечная) = 0

8,47665 * T_конечная = 503,52

T_конечная ≈ 503,52 / 8,47665 ≈ 59,36°C

Итак, окончательная температура в сосуде составит около 59,36°C.

2. Чтобы найти количество теплоты, выделяющееся при конденсации водяного пара и охлаждении образовавшейся воды, мы можем воспользоваться следующими шагами:

Шаг 1: Вычислите количество теплоты, выделяющееся при конденсации водяного пара.

Q1 = m * L

Где m - масса водяного пара (5 кг) и L - удельная теплота парообразования воды при 100°C (L = 2,25 * 10^6 Дж/кг).

Q1 = 5 кг * 2,25 * 10^6 Дж/кг = 1,125 * 10^7 Дж

Шаг 2: Вычислите количество теплоты, необходимое для охлаждения воды с 100°C до 30°C.

Q2 = m * c * ΔT

Где m - масса воды (5 кг), c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/(г°C)), и ΔT - изменение температуры (100°C - 30°C = 70°C).

Q2 = 5 кг * 4,186 Дж/(г°C) * 70°C = 1,1682 * 10^4 Дж

Шаг 3: Суммируйте количество теплоты Q1 и Q2, чтобы получить общее количество выделяющейся теплоты.

Q = Q1 + Q2 = 1,125 * 10^7 Дж + 1,1682 * 10^4 Дж = 1,3 * 10^7 Дж

Итак, общее количество теплоты, выделяющееся при конденсации водяного пара и охлаждении образовавшейся воды до 30°C, составляет 1,3 * 10^7 Дж.