Question

В теплоизолированный сосуд поместили 500 г льда при температуре −50∘C, 1 кг воды при температуре 20∘, а также 100 г пара при температуре 100∘ C. Считая теплоемкость сосуда малой, определите установившуюся температуру смеси. Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг ∘C), воды 4200 Дж/(кг ∘C). Удельная теплота плавления льда 335 кДж/кг. Удельная теплота парообразования воды 2250 кДж/кг. Ответ дайте в градусах Цельсия, округлив до десятых.

Answer 1

M1=0,5кг=масса льда; c1=2100
M2=0,1кг=масса пара; r=2250*10^3
M3=1кг=масса воды; c3=4200; L=335*10^3

Найдем кол-во теплоты , выделившейся при конденсации пара:
Q2=M2*r=2250*10^3*0,1=2,25*10^5 Дж

Кол-во теплоты , нужное, чтобы превратить лёд в воду:
Q3=(M1*c1*t1)+(M1*L)=2,2*10^5 Дж

Q2-Q3=0,05*10^5=5000 Дж
Как видно из этого, почти вся теплота, выделившаяся при конденсации пошла на превращение льда в воду. При этом осталось еще 5000 Дж энергии , которое пошло на нагревание воды.
Q=M3*c3*(t3-t2), где t2=20°
t3=(Q+M3*c3*t2)/(M3*c3)=21,2ºС

Ответ:21,2ºС