В алюмінієвій калориметр, маса якого 300 гр кинули грудочку льоду.Температура калориметра і льоду дорівнює -10градусів.Потім пропустили через калориметр водяну пару при температурі 100 градусів.Після того, як у калориметрі встановилась температруа 20 градусів, виміряли масу суміші.Виявилося, щл вона дорівнює 500гр.Яка кількість пари сконденсувалося й скільки льоду було в калориметрі на початку досліду?
Ответы
Відповідь:
74 гр - маса пари
426 гр - маса льоду
Пояснення:
калориметр масою m₁ = 0,3 кг теплоємністтю с₁ = 897 змінює температуру від t₁ = -10 ⁰C до t₂ = 20 ⁰C
при цьому поглинається тепло Q₁ = m₁*с₁*(t₂ - t₁)
лід масою m₂ теплоємністтю с₂ = 2110 змінює температуру від t₁ = -10 ⁰C до t₃ = 0 ⁰C
при цьому поглинається тепло Q₂ = m₂*с₂*(t₃ - t₁)
лід масою m₂ тане, λ=333500
при цьому поглинається тепло Q₃ = m₂*λ
утворена вода масою m₂ теплоємністтю с₃ = 4180 змінює температуру від t₃ = 0 ⁰C до t₂ = 20 ⁰C
при цьому поглинається тепло Q₄ = m₂*с₃*(t₂ - t₃)
водяна пара масою m₃ конденсується
при цьому виділяється тепло Q₅ = m₃*L; L = 2 300 000
утворена вода масою m₃ теплоємністтю с₃ = 4180 змінює
температуру від t₄ = 100 ⁰C до t₂ = 20 ⁰C
при цьому виділяється тепло Q₆ = m₃*с₃*(t₄ - t₂)
відомо що маса суміші m = m₂ + m₃ = 0,5 кг
рівняння теплового баланса
Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ = Q₅ + Q₆
скільки тепла поглинулось стільки й виділилось
m₁*с₁*(t₂ - t₁) + m₂*с₂*(t₃ - t₁) + m₂*λ + m₂*с₃*(t₂ - t₃) = m₃*L + m₃*с₃*(t₄ - t₂)
m₂ = m - m₃
m₁*с₁*(t₂ - t₁) + (m - m₃)*(с₂*(t₃ - t₁) + λ + с₃*(t₂ - t₃)) = m₃*(L + с₃*(t₄ - t₂))
m₁*с₁*(t₂ - t₁) + m *(с₂*(t₃ - t₁) + λ + с₃*(t₂ - t₃)) =
= m₃*(L + с₃*(t₄ - t₂) +с₂*(t₃ - t₁) + λ + с₃*(t₂ - t₃))
m₃ = (m₁*с₁*(t₂ - t₁) + m *(с₂*(t₃ - t₁) + λ + с₃*(t₂ - t₃))) /
/ (L + с₃*(t₄ - t₂) +с₂*(t₃ - t₁) + λ + с₃*(t₂ - t₃))
m₃ = (0,3*897*(20-(-10))+0,5*(2110*(0-(-10))+333500+4180*(20-0)))/
(2300000 + 4180*(100 - 20) +2110*(0 - (-10)) + 333500 + 4180*(20 - 0)) = 0,073935 кг ≈ 0,074 кг = 74 гр - маса пари - це відповідь
m₂ = m - m₃ ≈ 0,5 - 0,074 = 0,426 кг = 426 гр - маса льоду - це відповідь