Question

Холодильная машина, работающая по обратному циклу Карно, передает тепло от холодильника с водой при температуре 0С кипятильнику с водой при температуре t1 = 100 С. Какую массу m2 воды нужно заморозить в холодильнике, чтобы превратить в пар массу m1 = 1 кг воды в кипятильнике?

Answer 1

Дано:  
Масса воды в кипятильнике (m1) = 1 кг = 1000 г  
Температура холодильника (T1) = 0°C = 273 K  
Температура кипятильника (T2) = 100°C = 373 K  

Найти:  
Массу воды в холодильнике (m2), которую нужно заморозить  

Решение:  
Для определения массы воды в холодильнике необходимо использовать формулу для теплового баланса в обратном цикле Карно:  
m1 * L1 = m2 * L2  

Где:  
m1 - масса воды в кипятильнике  
m2 - масса воды в холодильнике  
L1 - теплота парообразования воды при температуре 100°C  
L2 - теплота кристаллизации льда при температуре 0°C  

Теплоту парообразования L1 можно найти в справочнике и она равна примерно 2260 кДж/кг.  
Теплоту кристаллизации льда L2 можно найти в справочнике и она равна около 334 кДж/кг.  

Подставляем известные значения и решаем уравнение:  
1000 г * 2260 кДж/кг = m2 * 334 кДж/кг  
2260 кДж = m2 * 334 кДж  
m2 = 2260 кДж / 334 кДж  
m2 ≈ 6.77 кг  

Ответ:  
Необходимо заморозить примерно 6.77 кг воды в холодильнике, чтобы превратить 1 кг воды в кипятильнике в пар.