Сколько пара конденсируется при температуре 150 градусов, когда он добавлен в сосуд с водой массой 2 кг? Изначальная

Yaguar

48

Для решения этой задачи, нам нужно использовать закон сохранения энергии. Известно, что масса конденсировавшегося пара должна быть равной массе испарившейся воды.

Шаг 1: Найдем количество теплоты, которое необходимо передать воде для ее превращения в пар при температуре 150 градусов.

Так как мы имеем дело с водой, то формула для расчета теплоты Q = mcΔT, где Q - теплота, m - масса, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Теплота, необходимая для изменения температуры воды с 10 градусов до 100 градусов:
Q1 = m1c1ΔT1 = 2кг * 4.18кДж/кг*с * (100 - 10) = 724,4кДж

Теплота, необходимая для испарения воды при температуре 100 градусов:
Q2 = m2Lv = 2кг * 2260кДж/кг = 4520кДж

Теплота, необходимая для изменения температуры пара от 100 градусов до 150 градусов:
Q3 = m3c3ΔT3 = 400г * 2.05кДж/кг*с * (150 - 100) = 41кДж

Шаг 2: Найдем массу конденсировавшегося пара.

Так как мы имеем дело с изменением агрегатного состояния воды из пара в жидкость, то теплота, которую получает вода, равна теплоте, которую отдает пар:
Q = m4Lv

Отсюда можно найти массу конденсировавшегося пара:
m4 = Q / Lv = (Q1 + Q2 + Q3) / Lv = (724,4кДж + 4520кДж + 41кДж) / 2260кДж/кг ≈ 2,6кг

Итак, пар массой примерно 2,6 кг конденсируется при температуре 150 градусов, когда он добавлен в сосуд с водой массой 2 кг.