m1 = 12кг - масса воды в калориметре
t1 = 5°C - температура воды в калориметре
m2 = 0,5 кг - масса пара
t2 = 150 °C - температура пара
Сп = 2300 Дж/(кг· °С) - теплоёмкость пара
Св = 4190 Дж/(кг· °С) - теплоёмкость воды
r = 22,6 · 10⁵ Дж/кг - теплоёмкость парообразования
t3 - ? - температура теплового баланса
Сначала пар охладился до tкип = 100°С, при этом он отдал энергию Q1
Q1 = Cп · m2 · (t2 - tкип) = 2300 · 0,5 · (150 - 100) =
= 57500 = 0,575 · 10⁵ (Дж)
Затем пар сконденсировался и превратился в воду, при этом он отдал энергию Q2 = r · m2 = 22,6 · 10⁵ · 0,5 = 11,3 · 10⁵ (Дж)
После этого вода массы m2 охладилась до температуры t3, отдав энергию Q3 = Cв · m2 · (tкип - t3)
Вода в калориметре нагрелась до температуры t3, поглотив энергию
Q4 = Cв · m1 · (t3 - t1)
Уравнение теплового баланса имеет вид:
Q1 + Q2 + Q3 = Q4
Q1 + Q2 + Cв · m2 · (tкип - t3) = Cв · m1 · (t3 - t1)
Q1 + Q2 + Cв · m2 · tкип - Cв · m2 · t3 = Cв · m1 · t3 - Cв · m1 · t1
Cв · m1 · t3 + Cв · m2 · t3 = Q1 + Q2 + Cв · m2 · tкип + Cв · m1 · t1
t3 = (Q1 + Q2 + Cв · (m2 · tкип + m1 · t1)) : (Cв · (m1 + m2)) =
= (0,575 · 10⁵ + 11,3 · 10⁵ + 4190 · (0.5 · 100 + 12 · 5)) : (4190 · (0.5 + 12) =
= (0,575 · 10⁵ + 11,3 · 10⁵ + 4,609 · 10⁵) : 0.52375 · 10⁵ ≈ 31°
ответ: ≈ 31°С
ответ: 160г
Объяснение:
Дано:
t1=80°C
t2=50°C
m2=50г=0,05кг
t3=-15°C
t4=0°C
c1=4200Дж/кг°С
с2=2100Дж/кг°С
λ=330000Дж/кг
m3-?
1. Для того, чтобы нагреть лед от -15°С до 50°С необходимо следующее количество тепла:
Q2=c2*m2*(t4-t3)+λm+c1*m2*(t2-t4)=2100*0,05*(0+15)+330000*0,05+4200*0,05*(50-0)=1575+16500+10500=28575Дж
2. Это количество тепла отдала вода, охладившись до 50°. Найдем массу воды в колбе:
Q2=c2*m1*(t1-t2)
Отсюда m1=Q2/(c2*(t1-t2))=28575/(4200*(80-50)=0,23кг
Масса воды в колбе стала:
m4=m1+m2=0,23+0,05=0,28кг
Для того, чтобы охладить такое количество воды от 50°С до 0°С поглощается следующее количество тепла:
Q4=c2*m4*(t2-t4)=4200*0,28*(50-0)=58800Дж
Таким количеством тепла можно нагреть и расплавить лед следующей массы:
Q4=c2*m3*(t4-t3)+λm3.
Подставим значения и получим:
2100*m3*(0+15)+330000*m3=58800Дж
361500m3=58800
m3=0,16кг=160г
