Дано:
m_воды = 5 кг (масса воды при температуре 30°C)
m_меди = 5 кг (масса меди)
T_начальная = 30°C = 303 K (начальная температура воды)
T_меди = 200°C = 473 K (температура меди)
T_конечная = 40°C = 313 K (конечная температура)
Найти:
m_пара (масса воды, обратившейся в пар)
Решение:
Для определения массы воды, обратившейся в пар, воспользуемся законом сохранения энергии:
m_воды * c_воды * (T_конечная - T_начальная) + m_меди * c_меди * (T_конечная - T_меди) = m_пара * L, где c - удельная теплоемкость, L - удельная теплота парообразования
Удельная теплоемкость меди составляет примерно 385 J/(kg·K), а удельная теплоемкость воды – около 4186 J/(kg·K). Удельная теплота парообразования для воды при 100°C равна 2257 kJ/kg.
Рассчитаем массу воды, обратившейся в пар:
5 * 4186 * (313 - 303) + 5 * 385 * (313 - 473) = m_пара * 2257
5 * 4186 * 10 - 5 * 385 * (-160) = m_пара * 2257
209300 - 308000 = m_пара * 2257
m_пара ≈ 971 г
Ответ:
Масса воды, обратившейся в пар, составляет примерно 971 г.