В калориметр, содержащий 100г льда при 00С, впущен пар, имеющий температуру 1000С. Сколько воды окажется в калориметре непосредственно после того, как весь лед растает? Удельная теплота парообразования воды при 1000С равна 2,26МДж/кг, удельная теплота плавления равна 33,5·104 Дж/кг, удельная теплоемкость 4187 Дж/кг·0С
Для решения этой задачи нужно использовать принцип сохранения энергии. При этом можно выделить два этапа процесса: первый - растапливание льда при 0°C, второй - нагрев воды до 100°C.
Для начала определим количество теплоты, необходимое для плавления льда: Q1 = m L, где m - масса льда, L - удельная теплота плавления. m = 100 г = 0.1 кг L = 33,510^4 Дж/кг Q1 = 0.1 33,510^4 = 3350 Дж.
Теперь определим количество теплоты, необходимое для нагревания воды до 100°C: Q2 = m c ΔT, где c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры. m = масса воды + масса полученной при нагревании воды пара Q1 = m c (100 - 0), Q2 = m c (100 - 0), Q1 + Q2 = F пар m + mc100 = mc100+ m c ΔT, F пар m = m c ΔT, F пар = c*ΔT.
Определим, сколько было получено пара: F пар = Q2 / H, где H - удельная теплота парообразования. H = 2,26 10^6 Дж/кг; Q2 = m c 100; m c 100 = F par m; F par = m c 100 / H = 4187 Дж/кг 100 / 2,26 10^6 Дж/кг = 4187 100 / 226 = 185.15 г.
Таким образом, в калориметре окажется 185,15г воды после полного растапливания льда.
Для решения этой задачи нужно использовать принцип сохранения энергии. При этом можно выделить два этапа процесса: первый - растапливание льда при 0°C, второй - нагрев воды до 100°C.
Для начала определим количество теплоты, необходимое для плавления льда:
Q1 = m L,
где m - масса льда, L - удельная теплота плавления.
m = 100 г = 0.1 кг
L = 33,510^4 Дж/кг
Q1 = 0.1 33,510^4 = 3350 Дж.
Теперь определим количество теплоты, необходимое для нагревания воды до 100°C:
Q2 = m c ΔT,
где c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.
m = масса воды + масса полученной при нагревании воды пара
Q1 = m c (100 - 0),
Q2 = m c (100 - 0),
Q1 + Q2 = F пар m + mc100 = mc100+ m c ΔT,
F пар m = m c ΔT,
F пар = c*ΔT.
Определим, сколько было получено пара:
F пар = Q2 / H,
где H - удельная теплота парообразования.
H = 2,26 10^6 Дж/кг;
Q2 = m c 100;
m c 100 = F par m;
F par = m c 100 / H = 4187 Дж/кг 100 / 2,26 10^6 Дж/кг = 4187 100 / 226 = 185.15 г.
Таким образом, в калориметре окажется 185,15г воды после полного растапливания льда.