Question

В калориметр со льдом ,массой 100г при температуре 0 градусов, впустили пар, массой 100г при температуре 100 градусов. Какая температура установилась в калориметре?

Answer 1

Пар растапливает лёд и превращается воду с t=0 градусов Цельсия 

с=4200 Дж/кг*С 

L=335000 Дж/кг 

λ=2250000 Дж/кг 

m1=0,1 кг 

Q=m1*L 

Q=m2*(λ +c*100) 

m1*L=m2*(λ +c*100) 

m2=m1*L/(λ +c*100) 

m=m1+m2=m1 +m1*L/(λ +c*100)=0,1125 кг - столько воды окажется в калориметре непосредственно после того, как весь лд растает 

Answer 2

Для решения этой задачи можно использовать закон сохранения энергии. Когда пар входит в калориметр, он конденсируется и передает свою теплоту на поглощение льда и нагревание ледяной воды до определенной температуры.

Для начала, определим теплоту, которую отдаст пар при конденсации. Для этого используем уравнение:

Q = m * L,

где Q - теплота, m - масса вещества, L - удельная теплота парообразования/конденсации.

Удельная теплота парообразования воды при 100°C составляет около 2260 кДж/кг или 2,26 кДж/г. Так как у нас 100 г пара, то:

Q_пар = 100 г * 2,26 кДж/г = 226 кДж.

Теперь рассмотрим изменение теплоты воды при охлаждении. Масса льда и ледяной воды в калориметре также составляет 100 г. Для определения количества переданной теплоты используем уравнение:

Q = m * c * ΔT,

где c - удельная теплоемкость воды (приближенно 4,18 кДж/г°C), ΔT - изменение температуры.

Так как лед находится при 0°C, а вода в калориметре должна достичь финальной температуры T, то:

Q_вода = 100 г * 4,18 кДж/г°C * (T - 0°C) = 418 * T кДж.

Теперь, когда пар конденсировался, он передал теплоту на нагревание ледяной воды до финальной температуры T и охладился до этой температуры T. По закону сохранения энергии:

Q_пар = Q_вода,

226 кДж = 418 * T кДж.

Теперь найдем T:

T = 226 кДж / 418 кДж/°C ≈ 0,54°C.

Таким образом, установившаяся температура в калориметре составит примерно 0,54°C.