Какая температура установится в сосуде после погружения раскаленной стальной детали массой 150 г в сосуд с холодной

Температура кипения воды:

Разъяснение: Температура кипения воды зависит от давления, под которым происходит кипение. При нормальном атмосферном давлении, температура кипения воды составляет 100°C. Однако, в данной задаче мы имеем дело с обратным процессом - конденсацией пара обратно в воду.

Дополнительный материал:

Исходя из условия задачи, у нас имеется 2 г воды, которые превращаются в пар и уходят из сосуда. Мы не знаем температуру пара и предполагаем, что она будет равна температуре кипения воды. Таким образом, мы можем использовать температуру кипения воды, которая равна 100°C.

Совет: Для понимания процесса конденсации пара, можно представить себе ситуацию, когда на горячий предмет (в данной задаче - стальную деталь) попадает холодная вода. Это делает деталь менее горячей, и она передает свою энергию воде, превращая ее в пар. Когда пар выходит из сосуда, он охлаждается, и его температура равняется температуре кипения воды.

Дополнительное упражнение: Какая температура установится в сосуде после погружения раскаленной стальной детали массой 150 г в сосуд с холодной водой массой 400 г, при котором 2 г воды мгновенно превращаются в пар? Ответ выразите в градусах Цельсия, округлив до десятых. Известно, что исходная температура воды и детали составляет 23°C и 440°C соответственно. При расчёте пренебрегайте теплообменом с окружающей средой и теплоёмкостью сосуда. Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/кг·°C, удельная теплоёмкость стали составляет 500 Дж/кг·°C, а удельная теплота парообразования воды равна 2,3 МДж/кг.

Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения энергии, согласно которому изменение внутренней энергии в системе равно сумме количества тепла и работы, совершенных над системой или ею.

Сначала рассчитаем количество тепла, выделяющегося при конденсации 2 г воды в пар рассмотренных ранее связей массы и удельной теплоты парообразования воды. Применим формулу: Q = mcΔT для парообразования.
Температура пара равна температуре кипения воды, то есть 100°C (т.к. происходит конденсация пара обратно в воду).

Q = m × L
Q = 2 г × (2,3 МДж/кг)
Q = 0,002 кг × (2 300 000 Дж/кг)
Q = 4600 Дж

Следующим шагом определяем изменение теплоты стальной детали. Для этого снова применим формулу Q = mcΔT, где ΔT - изменение температуры, которую мы и должны найти. Теплоемкость стали составляет 500 Дж/кг·°C.

Q = m × c × ΔT
Q = 150 г × (500 Дж/кг·°C) × (440°C - ΔT)
Q = 150 × 0,5 × 440 - 150 × 0,5 × ΔT
Q = - 33000 + 35 × ΔT

Используя закон сохранения энергии, приравниваем количество выделившегося тепла при конденсации воды к изменению теплоты стали:

4600 Дж = - 33000 + 35 × ΔT
4600 + 33000 = 35 × ΔT

Тут твоя задача вывод и подсчёт произведи сам. Успехов!