Question

Кусок железа массой 2 кг, нагретого до 750°C, погрузили в воду массой 1,8 кг при 25°C; при этом вся вода нагрелась до 100°C, а часть ее испарилась. Определите массу испарившейся воды.

Answer 1

Должен установиться тепловой баланс.
Вода нагрелась до 100 градусов значит поглотила Q=cm(t2-t1)
Q=4200Дж/кг*1,8кг*75=567000Дж
Железо при этом охладилось до 100 градусов и отдало энергию, равную:
Q=460Дж/кг*2кг*650=598000Дж
Так железо отдало большее энергии, чем поглотила вода для нагревания до 100 градусов, значит остальная энергия пошла на её испарение.
Разность энергии Q=598000Дж-567000Дж=31000Дж
Q=L*m; m=Q/L, где L-удельная теплота парообразования( по таблице это 2300000 Дж/кг)
m=31000Дж/2300000Дж/кг=0,013кг=13 граммов

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии.

Сначала найдем количество теплоты, которое отдал кусок железа воде при охлаждении. Для этого воспользуемся формулой:

Q = mcΔT,

где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Для железа: Qжелезо = 2 кг * cжелезо * (750°C - 100°C),

где cжелезо - удельная теплоемкость железа.

Для воды: Qвода = 1,8 кг * cвода * (100°C - 25°C),

где cвода - удельная теплоемкость воды.

Теперь найдем количество теплоты, необходимое для испарения части воды. Для этого воспользуемся удельной теплотой парообразования:

Qиспарение = mиспарение * Lv,

где mиспарение - масса испарившейся воды, Lv - удельная теплота парообразования.

Теперь мы знаем, что количество теплоты, отданное железом, равно количеству теплоты, поглощенному водой, плюс количество теплоты, необходимое для испарения части воды:

Qжелезо = Qвода + Qиспарение.

Из этого уравнения мы можем найти mиспарение - массу испарившейся воды.