Question

В калориметрі 1кг води, температура води 10°С скільки пари за температурою 100°С потрібно в вести в калориметрі щоб температура була 60°С

Answer 1

Для вирішення цього завдання використовуємо закон збереження енергії в калориметрі:

Маса1 * Температура1 + Маса2 * Температура2 = (Маса1 + Маса2) * Температура3

де: Маса1 - маса першої речовини (води) в калориметрі Температура1 - температура першої речовини (води) в калориметрі Маса2 - маса другої речовини (пари) яку потрібно додати Температура2 - температура другої речовини (пари) Температура3 - кінцева температура суміші в калориметрі

Замінимо відомі значення:

Маса1 = 1 кг Температура1 = 10°C = 10 + 273.15 К (переведемо в Кельвіни) Температура3 = 60°C = 60 + 273.15 К (переведемо в Кельвіни)

Отримаємо рівняння:

1 кг * (10 + 273.15) K + Маса2 * (100 + 273.15) K = (1 кг + Маса2) * (60 + 273.15) K

Обчислимо:

283.15 K + Маса2 * 373.15 K = 333.15 K + 273.15 Маса2 K

Тепер вирішимо рівняння відносно Маса2:

273.15 Маса2 K - Маса2 * 373.15 K = 333.15 K - 283.15 K

273.15 Маса2 K - 373.15 Маса2 K = 50 K

Маса2 (273.15 K - 373.15 K) = 50 K

Маса2 * (-100 K) = 50 K

Маса2 = 50 K / -100 K

Маса2 = -0.5 кг

Отже, щоб змішати 1 кг води при 10°C і -0.5 кг пари при 100°C, щоб отримати 1.5 кг суміші при 60°C, потрібно додати 0.5 кг пари. Варто зауважити, що від'ємне значення маси пари означає, що треба забрати 0.5 кг пари з калориметра.