Question

Помогите с решением, пожалуйстааа!!! В калориметр, содержащий 200 г льда при температуре -30 градусов впускают 20 г насыщенного водяного пара при температуре 100 градусов. КАКАЯ ТЕМПЕРАТУРА УСТАНОВИТСЯ В КАЛОРИМЕТРЕ? КАКОЙ БУДЕТ МАССА ВОДЫ В КАЛОРИМЕТРЕ, КОГДА ТЕПЛООБМЕН ПРЕКРАТИТСЯ? Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с окружающими телами пренебречь.

Answer 1

Спочатку перевіряємо чи стане енергії конденсації і охолодження пари на нагрів і плавлення льоду.
Q1 = Qконденсації + Qохол 
Q1 = rm + cmt = 2300000 * 0.02 кг + 4200 * 0.02 кг * 100 = 46000+8400=54400
Q2 = cmt + лямбдаm= 2100 * 0.2 кг * 30 + 332000* 0.2 = 12600 +66400 = 79000.
Отже пари ще намерзне на 79000-54400=25400 
Q3 = лямбдаm = 332000 * 0.02 = 6640
Робимо висновок, що температура зназиться на Q4 = cmt. Q4 = 25400-6640
t= Q4\cm

підставляємо значення і готово. Маса води 0, бо усе стало льодом

Answer 2

Для решения этой задачи, мы можем использовать закон сохранения энергии, так как тепло, которое выделяется или поглощается, остается постоянным в системе.

Для начала, определим количество тепла, которое выделяется в результате конденсации насыщенного водяного пара и охлаждения льда до установившейся температуры.

1. Количество тепла, выделяющегося при конденсации пара: Масса пара: 20 г Удельная теплота парообразования воды при 100°C: 2260 Дж/г Q1 (тепло от конденсации) = масса пара * удельная теплота парообразования Q1 = 20 г * 2260 Дж/г = 45200 Дж

2. Количество тепла, освобождающегося при охлаждении льда до установившейся температуры: Масса льда: 200 г Температура льда: -30°C Теплоёмкость льда: 2100 Дж/(г*°C) Температура установившегося равновесия: пусть это будет T°C

Тепло, выделяющееся при охлаждении льда до установившейся температуры: Q2 (тепло от охлаждения льда) = масса льда * теплоёмкость льда * изменение температуры Q2 = 200 г * 2100 Дж/(г*°C) * (T°C - (-30°C))

Теперь, так как тепло в системе сохраняется, можем записать уравнение:

Q1 = Q2 45200 Дж = 200 г * 2100 Дж/(г*°C) * (T°C + 30°C)

Теперь решим уравнение относительно T°C:

T°C + 30°C = 45200 Дж / (200 г * 2100 Дж/(г*°C)) T°C + 30°C = 10.76 °C T°C = 10.76°C - 30°C T°C ≈ -19.24°C

Таким образом, установившаяся температура в калориметре составит примерно -19.24°C.

Теперь определим массу воды в калориметре, когда теплообмен прекратится:

Когда происходит теплообмен между льдом и паром до установления равновесия, система теряет тепло. Поскольку тепло в системе сохраняется, тепло, которое потерялось из-за охлаждения льда и конденсации пара, перейдет в нагревание воды в калориметре.

3. Количество тепла, поглощаемого водой в калориметре (до установления равновесия): Q3 (тепло до установления равновесия) = масса воды * удельная теплоёмкость воды * изменение температуры Q3 = масса воды * 4200 Дж/(г*°C) * (T°C - 100°C)

Так как тепло в системе сохраняется, то: Q1 + Q2 = Q3

Подставим значения Q1 и Q2: 45200 Дж + 200 г * 2100 Дж/(г°C) * (T°C + 30°C) = масса воды * 4200 Дж/(г°C) * (T°C - 100°C)

Теперь решим уравнение относительно массы воды в калориметре:

45200 Дж + 200 г * 2100 Дж/(г°C) * (T°C + 30°C) = масса воды * 4200 Дж/(г°C) * (T°C - 100°C)

Так как нам дана масса льда (200 г) и масса пара (20 г), то масса воды в калориметре будет:

Масса воды = Масса исходной воды (200 г) + Масса пара (20 г) - Масса льда (200 г) Масса воды = 20 г

Таким образом, когда теплообмен прекратится, масса воды в калориметре составит 20 г.