Question

в калориметр содержащий 0,5 кг воды при температуре 20 градусов Цельсия опустили в 100 градусный пар при тепловом равновесии в калориметре установилась температура 50 градусов Цельсия Определите массу пара​

Answer 1

Дано: m₁ = 0,5 кг, t₁ = 20°C, t₂ = 50°C,

c = 4200 Дж/(кг·°C),

r = 2,3 МДж/кг = 2,3·10⁶ Дж/кг.

Найти m₂.

Решение.

Составим уравнение теплового баланса.

Q₁ = Q₂,

Q₁ = m₁·c·(t₂ - t₁),

Q₂ = m₂·r + m₂·c·(100°C - t₂) = m₂·( r + c·(100°C - t₂) ),

m₁·c·(t₂ - t₁) = m₂·( r + c·(100°C - t₂) ),

$m_2 = \frac{m_1\cdot c\cdot(t_2 - t_1)}{r+c\cdot(100^\circ C - t_2)}$

m₂ = 0,5кг·4200(Дж/(кг·°С))·(50 - 20)°С/( 2,3·10⁶(Дж/кг) + 4200(Дж/(кг·°С))×

×(100 - 50)°C) = 5·420·30/(2300000 + 4200·50) кг =

= 63000/2510000 кг = 63/2510 кг ≈ 0,0251 кг ≈ 25,1 г.

Answer 2

Для решения этой задачи можно использовать закон сохранения энергии. По сути, тепло, которое передается от пара к воде, равно теплу, которое поглощается водой, и можно записать это как:

масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры воды = масса пара * удельная теплоемкость пара * изменение температуры пара

Удельная теплоемкость воды (с) приближенно равна 4.18 Дж/г°C, а удельная теплоемкость пара (с) примерно равна 2.03 Дж/г°C.

Известно:

• Масса воды (m_воды) = 0.5 кг = 500 г
• Исходная температура воды (T_1) = 20°C
• Температура воды в равновесии (T_2) = 50°C
• Исходная температура пара (T_пара) = 100°C

Изменение температуры воды (ΔT_воды) = T_2 - T_1 = 50°C - 20°C = 30°C

Изменение температуры пара (ΔT_пара) = T_2 - T_пара = 50°C - 100°C = -50°C

Теперь мы можем решить уравнение для массы пара (m_пара):

500 г * 4.18 Дж/г°C * 30°C = m_пара * 2.03 Дж/г°C * (-50°C)

Рассчитаем левую и правую стороны уравнения:

Левая сторона: 500 г * 4.18 Дж/г°C * 30°C = 6270 Дж Правая сторона: m_пара * 2.03 Дж/г°C * (-50°C) = -101.5 m_пара Дж

Теперь приравняем левую и правую стороны и решим уравнение для m_пара:

6270 Дж = -101.5 m_пара Дж

Для избавления от отрицательного знака, можно умножить обе стороны на -1:

-6270 Дж = 101.5 m_пара Дж

Теперь разделим обе стороны на 101.5, чтобы найти m_пара:

m_пара = -6270 Дж / 101.5 Дж/г = -61.78 г

Ответ: Масса пара, которая была опущена в калориметр, составляет примерно 61.78 граммов. Важно отметить, что значение отрицательное, потому что пар конденсировался и передал свое тепло воде, приводя к изменению его состояния.