Question

В калориметре находится вода при температуре 0 с. После того, как в калориметр впустили 5 г водяного пара при температуре 100 с, температура воды поднялась до 50 с. Сколько воды было в колориметре?

Answer 1

Составим уравнение теплового баланса:
m-масса пара; M-масса воды;λ-удельная теплота парообразования;
λ=2.3*10⁶ Дж/кг
Q1+Q2+Q3=0; Q1=-λm(минус здесь потому, что пар из пара превращается в воду); Q2=cm(100-50)-вода, которая превратилась из пара в воду, охлаждается; Q3=cM(50-0)-воды в калориметре нагревается;
-λm+cm(100-50)+cM(50-0)=0; cM*50=λm+cm*50; cM*50=m(λ+c*50);
M=m(λ+c*50)/(c*50); M=0.005*(2.3*10⁶+4200*50)/(4200*50)=0.06 кг=60 г
Ответ: M=60 г

Answer 2

Для решения данной задачи воспользуемся законом сохранения энергии:

Qпара + Qводы = 0

где Qпара - количество тепла, переданного водяным паром, Qводы - количество тепла, переданного воде.

Количество тепла, переданного водяным паром, можно вычислить по формуле:

Qпара = mпара * cпара * ΔTпара

где mпара - масса водяного пара, cпара - удельная теплоемкость водяного пара, ΔTпара - изменение температуры водяного пара.

Количество тепла, переданного воде, можно вычислить по формуле:

Qводы = mводы * cводы * ΔTводы

где mводы - масса воды в калориметре, cводы - удельная теплоемкость воды, ΔTводы - изменение температуры воды.

Так как температура воды изменилась на 50 °C, то ΔTводы = 50 °C.

Температура водяного пара изменилась на 100 °C - 0 °C = 100 °C, поэтому ΔTпара = 100 °C.

Удельная теплоемкость воды cводы = 4,18 Дж/(г*°C), удельная теплоемкость водяного пара cпара = 1,996 Дж/(г*°C).

Подставим известные значения в формулы:

Qпара = 5 г * 1,996 Дж/(г*°C) * 100 °C = 998 Дж

Qводы = mводы * 4,18 Дж/(г*°C) * 50 °C

Так как Qпара + Qводы = 0, то 998 Дж + mводы * 4,18 Дж/(г*°C) * 50 °C = 0

Решив данное уравнение относительно mводы, найдем массу воды в калориметре:

mводы = -998 Дж / (4,18 Дж/(г*°C) * 50 °C) = -998 Дж / (209 Дж/°C) = -4,77 г

Полученное значение массы отрицательно, что говорит о том, что в калориметре не было воды.