В калориметр, содержащий лед массой 100 г при температуре 0 ° С, впустили пар, температура которой 100...

Для решения этой задачи нужно учитывать законы сохранения энергии и теплового баланса. Давайте шаг за шагом разберем, что происходит в калориметре.

1. Параметры задачи:

   • Масса льда ( m_{\text{леда}} = 100 ) г = 0.1 кг.
   • Температура льда ( T_{\text{леда}} = 0) °C.
   • Температура пара ( T_{\text{пара}} = 100) °C.
   • Теплота плавления льда ( \lambda_{\text{леда}} = 334 ) кДж/кг.
   • Удельная теплота парообразования воды ( r = 2260 ) кДж/кг.
   • Удельная теплоемкость воды ( c = 4.18 ) кДж/(кг·°C).

2. Энергетические процессы:

   • Когда пар конденсируется, он отдает тепло: [ Q{\text{конденсации}} = m{\text{пара}} \cdot r ]
   • Это тепло идет на плавление льда: [ Q{\text{плавления}} = m{\text{льда}} \cdot \lambda_{\text{льда}} ]

3. Баланс тепла:

   • Нам нужно найти массу пара ( m_{\text{пара}} ), которая конденсируется и отдает достаточно тепла, чтобы растопить весь лед.
   • Растопить лед: [ Q_{\text{плавления}} = 0.1 \text{ кг} \cdot 334 \text{ кДж/кг} = 33.4 \text{ кДж} ]

4. Тепло, выделяющееся при конденсации пара: [ Q{\text{конденсации}} = m{\text{пара}} \cdot 2260 \text{ кДж/кг} ] Приравниваем тепло, необходимое для плавления льда, к теплу, выделяющемуся при конденсации пара: [ 33.4 \text{ кДж} = m{\text{пара}} \cdot 2260 \text{ кДж/кг} ] [ m{\text{пара}} = \frac{33.4 \text{ кДж}}{2260 \text{ кДж/кг}} \approx 0.0148 \text{ кг} = 14.8 \text{ г} ]

Таким образом, для плавления 100 г льда требуется конденсация 14.8 г пара.

1. Образование воды:
   • Масса льда (100 г) превратится в воду массой 100 г.
   • Масса пара (14.8 г) также превратится в воду массой 14.8 г.

Итак, общая масса воды в калориметре будет: [ m{\text{вода}} = m{\text{льда}} + m_{\text{пара}} = 100 \text{ г} + 14.8 \text{ г} = 114.8 \text{ г} ]

Ответ: после того, как весь лед растает, в калориметре окажется 114.8 г воды.

После того, как весь лед растает, в калориметре окажется 100 г воды.

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии. При смешивании льда и пара происходит теплообмен, в результате которого температура среды в калориметре изменяется.

Для начала определим количество теплоты, необходимое для плавления льда. Теплота плавления льда составляет 334 Дж/г. Следовательно, для плавления 100 г льда понадобится 33400 Дж теплоты.

Затем определим количество теплоты, переданное пару, чтобы он конденсировался и остыл до температуры плавления льда (0 °C). Теплота конденсации пара составляет 2260 Дж/г, а теплоемкость воды равна 4,18 Дж/(г*°C). Пусть x - масса воды в калориметре.

Теплота, переданная пару = Теплота на нагревание воды до 0 °C + Теплота на плавление льда: 100 г 2260 Дж/г + x г 4,18 Дж/(г°C) 100 °C = 33400 Дж

226000 Дж + 418 x = 33400 Дж 418 x = 108600 Дж x = 260 г

Итак, в калориметре окажется 260 г воды после того, как весь лед растает.