Каков процент массы образовавшейся из пара воды от общей массы воды в сосуде, когда ее температура равна 500С, если

Pyatno

25

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать закон сохранения энергии. Когда вода нагревается до температуры 100 °С, она поглощает некоторое количество тепла, а затем, когда в нее пропускают водяной пар при 100 °С, она изменяет свое состояние и превращается в пар. Ответить на этот вопрос помогут удельная теплоемкость и удельная теплота парообразования воды.

1. Рассчитаем количество тепла, которое поглощает вода при нагреве до 100 °С:

Масса воды, M1 = Масса пара воды, М2
Тепло, поглощаемое водой, Q1 = С × М1 × ΔT1,
где С - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг·°С)),
ΔT1 - изменение температуры. ΔT1 = 100 °С - начальная температура воды.

2. Рассчитаем количество тепла, которое необходимо для превращения воды в пар:

Тепло, необходимое для парообразования, Q2 = L × M1,
где L - удельная теплота парообразования воды (2,3 × 10^6 Дж/кг).

3. Рассчитаем количество тепла, которое выделяется при охлаждении пара до 50 °С:

Тепло, выделяющееся при охлаждении пара, Q3 = С × M2 × ΔT2,
где M2 - масса образовавшегося из пара воды,
ΔT2 - изменение температуры. ΔT2 = 100 °С - 50 °С.

Так как процесс является изотермическим, то Q1 + Q2 = Q3:

С × М1 × ΔT1 + L × М1 = С × М2 × ΔT2.

4. Найдем процент массы образовавшегося из пара воды от общей массы воды:

Масса воды, М1 = Масса пара воды, М2 + Масса конденсировавшегося пара воды, М3.

Масса образовавшегося из пара воды M2 = (1 - x) × М1,
где x - искомый процент массы образовавшегося из пара воды от общей массы воды.

5. Подставляем найденные значения из пункта 4 в уравнение из пункта 3:

С × М1 × ΔT1 + L × М1 = С × ((1 - x) × М1) × ΔT2.

6. Разрешаем уравнение относительно x:

С × ΔT1 + L = С × ΔT2 × (1 - x).

7. Изолируем x:

x = 1 - (С × ΔT1 + L) / (С × ΔT2).

Теперь давайте посчитаем:

С = 4200 Дж/(кг·°С),
L = 2,3 × 10^6 Дж/кг,
ΔT1 = 100 °С - 500 °С = -400 °С,
ΔT2 = 100 °С - 50 °С = 50 °С.

Подставим все значения в формулу для x:

x = 1 - (4200 Дж/(кг·°С) × (-400 °С) + 2,3 × 10^6 Дж/кг) / (4200 Дж/(кг·°С) × 50 °С).

Вычисляя данное выражение, мы получаем:

x ≈ 0,2485.

Ответ округляем до десятых:

Процент массы образовавшейся из пара воды от общей массы воды составляет около 24,9%.