Question

В герметичный калориметр положили m = 2 кг льда при температуре t1 = -50 °С и добавили водяной пар при температуре t2 = 100 °С. Сколько могло быть добавлено пара, если после установления теплового равновесия температура содержимого калориметра оказалась равной t = О QC? Удельные теплоёмкости воды и льда с = 4,2 кДжДкг * °С) и с = 2,1 кДж/(кг * °С), удельная теплота плавления льда л = 330 кДж/кг, удельная теплота парообразования воды r = 2300 кДж/кг. Теплоёмкостью калориметра и потерями теплоты пренебречь.

Answer 1

Дано: m = 2 кг, t1 = -50 °C, t2 = 100 °C, cводы = 4,2 кДж/(кг * °C), cльда = 2,1 кДж/(кг * °C), л = 330 кДж/кг, r = 2300 кДж/кг.

Найти: ?

Решение:
1. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания льда до 0 °C:
Q1 = m * cльда * (0 - (-50)) = 2 * 2,1 * 50 = 210 кДж

2. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления льда:
Q2 = m * л = 2 * 330 = 660 кДж

3. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания воды до температуры равновесия:
Q3 = m * cводы * (t - 0) = 2 * 4,2 * 100 = 840 кДж

4. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для испарения воды:
Q4 = m * r = 2 * 2300 = 4600 кДж

5. Общее количество теплоты, необходимое для всех процессов:
Qtot = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 210 + 660 + 840 + 4600 = 6310 кДж

6. Рассчитаем количество добавленного пара:
mпара = Qtot / r = 6310 / 2300 ≈ 2,74 кг

Ответ: количество добавленного пара около 2,74 кг.