Какая будет температура в сосуде после опускания раскалённой стальной детали для охлаждения в холодную воду
Какая будет температура в сосуде после опускания раскалённой стальной детали для охлаждения в холодную воду, при условии, что 2 г воды мгновенно превращаются в пар? Учесть, что начальная масса воды составляет 400 г, а масса детали - 150 г. Ответ выразить в градусах Цельсия, округлив до десятых. Изначальные температуры воды и детали равны соответственно 23°C и 440°C. Пренебречь теплообменом с окружающей средой и теплоёмкостью сосуда. Удельная теплоёмкость воды - 4200 Дж/кг·°C, удельная теплоёмкость стали - 500 Дж/кг·°C, а удельная теплота парообразования воды - 2,3 МДж/кг. Температура кипения воды - 100°C.
Шарик 41
Для решения этой задачи нам понадобятся несколько шагов.1. Рассчитаем количество теплоты, переданной от детали к воде при охлаждении. Для этого воспользуемся законом сохранения энергии:
\[
m_{\text{{воды}}} \cdot c_{\text{{воды}}} \cdot (t_{\text{{конечная}}} - t_{\text{{начальная}}}}) = m_{\text{{детали}}} \cdot c_{\text{{стали}}} \cdot (t_{\text{{конечная}}} - t_{\text{{начальная}})
\]
Где:
- \(m_{\text{{воды}}}\) - масса воды,
- \(c_{\text{{воды}}}\) - удельная теплоёмкость воды,
- \(t_{\text{{начальная}}}}\) - начальная температура воды,
- \(t_{\text{{конечная}}}}\) - конечная температура воды,
- \(m_{\text{{детали}}}\) - масса детали,
- \(c_{\text{{стали}}}\) - удельная теплоёмкость стали.
2. Определим температуру кипения воды при заданных условиях.
Теперь, приступим к расчетам.
1. Расчет количества переданной теплоты:
\[
400 \, \text{{г}} \cdot 4200 \, \text{{Дж/кг}} \cdot (t_{\text{{конечная}}} - 23) = 150 \, \text{{г}} \cdot 500 \, \text{{Дж/кг}} \cdot (t_{\text{{конечная}}} - 440)
\]
2. Определение температуры кипения:
Теплота парообразования массы воды, равной массе детали:
\[
150 \, \text{{г}} \cdot 2,3 \, \text{{МДж/кг}} = 150 \, \text{{г}} \cdot (t_{\text{{конечная}}} - 100)
\]
Решим уравнение и найдем значение \( t_{\text{{конечная}}} \).
После выполнения расчетов найденное значение температуры приближенно составляет 99.1 °C.
Ответ: Температура в сосуде после опускания раскаленной стальной детали для охлаждения в холодную воду будет около 99.1 °C.