Question

Дам 100 балов У калориметр, який містить лід масою 100 г за температури 0 °С, впускають пару за температури 100 °С. Скільки води виявилось у калориметрі, коли весь лід розтанув? Температура води, що утворилася, становить 0°С.

Answer 1

Тепло от конденсации пара и остывании воды от 100 до 0°С пошло на плавление льда.

λ*m1(льда)=L*m2(пара)+с*m2*(t1-t2)

34*10⁴ * 0,1=2,3*10⁶*m2+4200*100*m2

3,4*10⁴=272*10⁴m2

m2=3,4/272=0,0125 кг пара = 12,5 г

Всего в калориметре стало 112,5 г воды  -  это ответ.

Answer 2

Для розв'язання цієї задачі, ми можемо скористатися законом збереження енергії.

Енергія, яку віддає пара, зменшується до нуля після того, як весь лід розтанув і утворилася вода при температурі 0 °С.

Калориметр зберігає енергію в системі. Основний рівняння для цієї задачі виглядає наступним чином:

Енергія, виділена парою = Енергія, забрана для розтоплення льоду + Енергія, забрана для нагрівання води

Давайте розрахуємо енергію, яку виділила пара для калориметра:

Енергія, виділена парою = маса пари * теплота пароутворення Енергія, виділена парою = 100 г * 540 кал/г (теплота пароутворення для води при 100 °С)

Тепер розрахуємо енергію, яка забрана для розтоплення льоду:

Енергія, забрана для розтоплення льоду = маса льоду * теплота плавлення льоду Енергія, забрана для розтоплення льоду = 100 г * 80 кал/г (теплота плавлення льоду)

Оскільки всю енергію, яку виділила пара, забрали, щоб розтопити лід і нагріти утворену воду до 0 °С, ми можемо рівняти ці дві енергії:

Енергія, виділена парою = Енергія, забрана для розтоплення льоду + Енергія, забрана для нагрівання води

100 г * 540 кал/г = 100 г * 80 кал/г + маса води * теплоємність води * (температура води - 0 °С)

Теплоємність води приблизно дорівнює 1 кал/г°C.

Подальше розрахунки:

54000 кал = 8000 кал + маса води * (1 кал/г°C) * 0 °С 46000 кал = маса води * 0 °С маса води = 46000 кал / (1 кал/г°C) маса води = 46000 г

Отже, у калориметрі з'явилось 46000 г води (або 46 кг), коли весь лід розтанув.