Дано:
mпара = 2 кг (масса пара)
tпара = 100 °C (температура пара)
tконечная = 20 °C (конечная температура)
tвода = 0 °C (температура воды)
cв = 4200 Дж/(кг•°C) (удельная теплоемкость воды)
Lпара = 2,3 • 10^5 Дж/кг (удельная теплота парообразования воды)
Найти: массу воды в сосуде (mвода).
Решение:
1. Количество теплоты, которое выделяет пар при конденсации:
Q1 = mпара * Lпара
Q1 = 2 кг * 2,3 * 10^5 Дж/кг
Q1 = 460000 Дж
2. Количество теплоты, необходимое для нагрева воды от 0 °C до 20 °C:
Q2 = mвода * cв * (tконечная - tвода)
Q2 = mвода * 4200 Дж/(кг•°C) * (20 - 0)
Q2 = mвода * 4200 Дж/(кг•°C) * 20
Q2 = 84000 * mвода Дж
3. Поскольку потери энергии пренебрегаем, теплота, выделенная при конденсации пара, идет на нагрев воды:
Q1 = Q2
460000 Дж = 84000 * mвода Дж
4. Найдем массу воды:
mвода = 460000 / 84000
mвода ≈ 5,48 кг
Ответ: масса воды в сосуде составляет примерно 5,48 кг.