Question

В калориметре находится вода массой 500 грамм при температуре 20°С. Сколько пара, имеющего температуру 100°С, нужно впустить в калориметр, чтобы повысить температуру до 40°С?

Answer 1

В калориметре находится вода массой 500 грамм при температуре 20°С. Сколько пара, имеющего температуру 100°С, нужно впустить в калориметр, чтобы повысить температуру до 40°С?
M=0,5 кг  t1=20 С   t2=100 C   t=40 C  c=4200 Дж/кг*С  L =2,3*10^6 Дж/кг
m - ?
пусть m - масса пара
Q1=L*m + c*m*(t2 -t)      Q2= c*М*(t-t2)
Q1=Q2

m= c*M*(t-t2)/(L+c*(t2-t))= 4200*0,5*20/(2,3*10^6+4200*60)=16,46*10^-3 кг=16,46 г

Ответ m=16,46 г

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать уравнение теплового баланса, которое выражает, что количество переданного тепла равно изменению теплоты тела. Уравнение теплового баланса можно записать следующим образом:

\[ Q = mc\Delta T \]

где: - \( Q \) - количество тепла (в джоулях), - \( m \) - масса вещества (в граммах), - \( c \) - удельная теплоемкость вещества (в дж/г·°C), - \( \Delta T \) - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Для воды \( c \) примерно равно 4.18 Дж/г·°C.

Итак, давайте найдем количество тепла, необходимое для повышения температуры воды:

\[ Q = mc\Delta T \]

\[ Q = (500 \, \text{г}) \times (4.18 \, \text{Дж/г·°C}) \times (40 \, \text{°C} - 20 \, \text{°C}) \]

\[ Q = 500 \times 4.18 \times 20 \]

\[ Q = 41800 \, \text{Дж} \]

Теперь мы знаем количество тепла, которое нужно передать воде, чтобы повысить ее температуру. Если пар имеет температуру 100 °C, то мы можем использовать уравнение:

\[ Q = mL \]

где: - \( Q \) - количество тепла (в джоулях), - \( m \) - масса вещества (в граммах), - \( L \) - теплота парообразования (в джоулях/г).

Для воды \( L \) примерно равно 2260 Дж/г.

Теперь мы можем найти массу пара, которую нужно впустить:

\[ m = \frac{Q}{L} \]

\[ m = \frac{41800 \, \text{Дж}}{2260 \, \text{Дж/г}} \]

\[ m \approx 18.50 \, \text{г} \]

Таким образом, чтобы повысить температуру 500 г воды от 20 °C до 40 °C, необходимо впустить примерно 18.50 г пара с температурой 100 °C.