Какова масса водяного пара, введенного в сосуд, в котором находится медный закрытый сосуд массой 1,5 кг, содержащий

Самбука_589

31

Чтобы найти массу водяного пара, введенного в сосуд, мы должны рассмотреть изменение теплоты в системе. Первым шагом я рассчитаю количество теплоты, необходимое для нагрева медного сосуда и льда до температуры плавления.

1. Найдем количество теплоты, необходимое для нагрева медного сосуда (Q_1):
Удельная теплоемкость меди (с) составляет 380 Дж/(кг*К), масса медного сосуда (m_1) равна 1,5 кг, разность температур (ΔT_1) равна (35 - (-10)) = 45 градусов.

Формула для расчета теплоты: Q_1 = m_1 * c * ΔT_1
Подставляем значения: Q_1 = 1,5 * 380 * 45 = 25 650 Дж

Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагрева медного сосуда до 35 градусов, составляет 25 650 Дж.

2. Найдем количество теплоты, необходимое для нагрева льда до температуры плавления и его смены фазы (Q_2):
Удельная теплоемкость льда (с_л) составляет 2,1 x 10^3 Дж/(кг*К), масса льда (m_л) равна 10 кг, разность температур (ΔT_2) равна (0 - (-10)) = 10 градусов.

Формула для расчета теплоты: Q_2 = m_л * c_л * ΔT_2
Подставляем значения: Q_2 = 10 * (2,1 x 10^3) * 10 = 210 000 Дж

Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагрева льда и его смены фазы, составляет 210 000 Дж.

3. Найдем количество теплоты, поглощенное водяным паром при его конденсации (Q_3):
Масса водяного пара (m_п) - неизвестное значение, удельная теплота конденсации воды (L) равна 2,26 x 10^6 Дж/кг.

Формула для расчета теплоты: Q_3 = m_п * L
Подставляем значение: Q_3 = m_п * (2,26 x 10^6)

Количество теплоты, поглощенное водяным паром, равно сумме Q_1, Q_2 и Q_3:
Q_3 = Q_1 + Q_2

m_п * (2,26 x 10^6) = 25 650 + 210 000

m_п = (25 650 + 210 000) / (2,26 x 10^6)

Произведем необходимые вычисления:

m_п = 0,11457 кг

Таким образом, масса водяного пара, введенного в сосуд, составляет около 0,11457 кг.