На кусок льда массой 10 кг при температуре -9 °С направили струю водяного пара при температуре 100 °С. Определите массу пара, если весь лед превратился в воду.

Ответ:

Масса пара примерно равна 1,53 килограмм.

Объяснение:

Дано:
m₁ = 10 кг

t₀ = -9 °С

t₂ = 0 °С

t₁ = 100 °С

c = 2100 Дж/кг°С

λ = 332 кДж/кг = 3,32 * 10⁵ Дж/кг

r = 2,3 МДж/кг = 2,3 * 10⁶ Дж/кг

Найти: m₂

Решение:

На нагревание льда потратили тепла:

Q = Q₁ + Q₂, где:

• Q₂ = cm₁Δt₁ = cm₁(t₂ - t₀)

• Q₃ = λm₁

Q = cm₁(t₂ - t₀) + λm₁ = m₁ * (c(t₂ - t₀) + λ)

Подставляем значения:

Q = 10 кг * (2100 Дж/кг°С * (0 °С - (-9 °С)) + 3,32 * 10⁵ Дж/кг) = 10 кг * (2100 Дж/кг * 9 + 3,32 * 10⁵ Дж/кг) = 10 кг * (0,189 * 10⁵ Дж/кг + 3,32 * 10⁵ Дж/кг) = 10 кг * (3,509 * 10⁵ Дж/кг) = 3,509 * 10⁶ Дж

Уравнение теплового баланса:
Q = Q₃, где Q₃ = rm.

Q = rm  ⇔  m = Q / r

Вычисляем:

m = (3,509 * 10⁶ Дж) / (2,3 * 10⁶ Дж/кг) ≈ 1,53 кг

Ответ: m = 1,53 кг