Question

В калориметр, содержащий лёд массой 100 г и воду массой 50 г, впустили водяной пар, температура которого 100 оС. Сколько воды окажется в калориметре после того, как весь лёд растает?

Answer 1

Пар конденсируется, при этом выделится тепло
Q1=Lm1
лед растает и поглотит тепло Q2= л*m2
( m2=0,1 кг)
по условию задачи установится тепловое равновесие, когда весь лед растает,значит конденсированый пар, вода,остынетот 100 до 0 градусов.
Q3= cm1(100-0)
уравнение теплового баланса :
Q1+Q3=Q2
Lm1+100cm1=лm2
m1=лm2/(L+100c)
L=2,3*10^6 Дж /кг
л=334000 Дж /кг
m1=334000 *0,1/(2,3*10^6+42*10^4)
m1=33,4*10^3/2,72*10^6=12,279*10^-3 кг
m=m1+m2 количество воды в калориметре
m=0,012+0,1=0,112 кг или 112 г
вот так вот 

Answer 2

Пар конденсируется, при этом выделится теплоQ1=Lm1лед растает и поглотит тепло Q2= л*m2( m2=0,1 кг)по условию задачи установится тепловое равновесие, когда весь лед растает,значит конденсированый пар, вода,остынетот 100 до 0 градусов. Q3= cm1(100-0)уравнение теплового баланса :Q1+Q3=Q2Lm1+100cm1=лm2m1=лm2/(L+100c)L=2,3*10^6 Дж /кгл=334000 Дж /кгm1=334000 *0,1/(2,3*10^6+42*10^4)m1=33,4*10^3/2,72*10^6=12,279*10^-3 кгm=m1+m2 количество воды в калориметре m=0,012+0,1=0,112 кг или 112 г

Answer 3

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Тепло, выделяющееся при конденсации пара и плавлении льда, равно теплу, поглощаемому в результате нагревания воды и льда до определенной температуры. Мы можем использовать уравнение:

масса_воды * C_воды * ΔT_воды + масса_льда * C_льда * ΔT_льда = масса_пара * ΔH_конденсации

где:

• масса_воды - масса воды в калориметре после процесса (что мы хотим найти)
• C_воды - удельная теплоемкость воды (приближенно равно 4.18 Дж/(г·°C))
• ΔT_воды - изменение температуры воды (конечная температура - начальная температура)
• масса_льда - масса льда (100 г)
• C_льда - удельная теплоемкость льда (приближенно равно 2.09 Дж/(г·°C))
• ΔT_льда - изменение температуры льда (конечная температура - температура плавления льда)
• масса_пара - масса водяного пара (приближенно равно 50 г)
• ΔH_конденсации - теплота конденсации водяного пара (приближенно равно 2260 Дж/г)

Сначала найдем ΔT_льда. Лед плавится при температуре 0°C, а начальная температура льда и воды в калориметре также равна 0°C. Таким образом:

ΔT_льда = 0 - 0 = 0°C

Теперь мы можем найти количество тепла, поглощаемого водой и льдом:

масса_воды * C_воды * ΔT_воды + масса_льда * C_льда * ΔT_льда = масса_пара * ΔH_конденсации

где ΔT_воды - изменение температуры воды, и его мы не знаем, так как это именно то, что мы хотим найти.

Подставим известные значения:

масса_воды * 4.18 * ΔT_воды + 100 г * 2.09 * 0 = 50 г * 2260 Дж/г

Теперь решим уравнение относительно массы воды:

масса_воды * 4.18 * ΔT_воды = 50 г * 2260 Дж/г

масса_воды * 4.18 * ΔT_воды = 113000 Дж

Теперь разделим обе стороны на 4.18 * ΔT_воды:

масса_воды = (113000 Дж) / (4.18 * ΔT_воды)

Теперь у нас есть уравнение, но нам нужно найти ΔT_воды, изменение температуры воды. Это можно сделать, учитывая, что конечная температура будет равна температуре кипения воды (100°C), поскольку все лед растает. Таким образом:

ΔT_воды = конечная температура - начальная температура = 100°C - 0°C = 100°C

Теперь мы можем подставить это значение обратно в уравнение для массы воды:

масса_воды = (113000 Дж) / (4.18 * 100°C)

масса_воды = (113000 Дж) / 418

масса_воды ≈ 270.1 г

Итак, после того как весь лед растает, в калориметре окажется около 270.1 г воды.