Главное меню

В одном из физических экспериментов в закрытом сосуде смешивают 10 г льда, взятого при температуре

Автор Майк К, Март 05, 2024, 20:18

« назад - далее »

Майк К

Помогите с заданием. В одном из физических экспериментов в закрытом сосуде смешивают �10 г� льда, взятого при температуре �
−10∘C� и �0,7 кг пара температурой 110∘C�. Какая температура установится в сосуде после смешивания?

YuraU

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Первым шагом будет вычисление теплоты, которая выделится при охлаждении пара до температуры замерзания воды, затем вычислим теплоту, необходимую для плавления льда, и наконец найдем итоговую температуру.

1. Вычислим теплоту, которая выделится при охлаждении пара до температуры замерзания воды.

Теплота, выделяемая при охлаждении пара:

Q1 = m * c * ΔT,

где m - масса пара, c - удельная теплоемкость пара, ΔT - изменение температуры.

По таблицам удельная теплоемкость пара воды при постоянном давлении равна 2,01 кДж/(кг*°C).

Таким образом, Q1 = 0,7 кг * 2,01 кДж/(кг*°C) * (110°C - 0°C) = 154,77 кДж.

2. Вычислим теплоту, необходимую для плавления льда.

Теплота, необходимая для плавления льда:

Q2 = m * L,

где m - масса льда, L - удельная теплота плавления льда.

Удельная теплота плавления льда равна 334 кДж/кг.

Таким образом, Q2 = 10 г * (1 кг/1000 г) * 334 кДж/кг = 3,34 кДж.

3. Итоговая температура установится таким образом, чтобы суммарная теплота выделенная при охлаждении пара и плавлении льда равнялась нулю.

То есть Q1 + Q2 = 0,

откуда T = (Q1 + Q2) / (m * c + m * L),

T = (154,77 кДж + 3,34 кДж) / (0,7 кг * 2,01 кДж/(кг*°C) + 10 г * (1 кг/1000 г) * 334 кДж/кг) ≈ 4,5°C.

Таким образом, после смешивания льда и пара в сосуде установится температура около 4,5°C.