Какое количество водяного пара при 30 градусах было добавлено в смесь 0,5 литра воды и 0,5 килограмма льда

Тема: Количество водяного пара при изменении температуры и фазовых переходах

Объяснение:

Для решения данной задачи, необходимо учитывать изменение состояний вещества при разных температурах.

1. Сначала необходимо рассчитать количество теплоты, которое поглотит лед, чтобы превратиться в воду при 0 градусов. Для этого применяется формула:

Q = m * L,

где Q - количество теплоты (в джоулях),
m - масса вещества (в килограммах)
L - удельная теплота плавления (в джоулях/грамм)

Масса льда равна 0,5 кг, удельная теплота плавления воды L = 334 Дж/г.

Q = 0,5 кг * 334 Дж/г = 167 Дж.

2. Затем рассчитаем количество теплоты, которое потребуется воде при 30 градусах для нагрева от 0 до 30 градусов. Формула:

Q = m * c * ΔT,

где Q - количество теплоты (в джоулях),
m - масса вещества (в килограммах),
c - удельная теплоемкость вещества (в джоулях/градус),
ΔT - изменение температуры (в градусах).

Объем воды равен 0,5 л, что эквивалентно 0,5 кг, удельная теплоемкость воды c = 4 186 Дж/кг * Град.
ΔT = 30 - 0 = 30 градусов.

Q = 0,5 кг * 4 186 Дж/кг * Град * 30 градусов = 62 790 Дж.

3. Наконец, суммируем количество теплоты, необходимое для плавления льда и нагревания воды:

Q_total = Q_лед + Q_вода = 167 Дж + 62 790 Дж = 62 957 Дж.

Для нахождения количества водяного пара, используем формулу:

Q_total = m_пара * L_парообразования,

где Q_total - количество теплоты (в джоулях),
m_пара - масса водяного пара (в килограммах),
L_парообразования - удельная теплота парообразования (в джоулях/грамм).

Удельная теплота парообразования воды L_парообразования = 2 260 Дж/г.

m_пара = Q_total / L_парообразования = 62 957 Дж / 2 260 Дж/г = 27,85 грамма.

Ответ: В смесь добавлено примерно 27,85 грамма водяного пара при 30 градусах.

Совет:

При решении подобных задач, всегда обратите внимание на изменение фазы вещества (плавление, парообразование, замерзание) и учтите необходимые формулы и удельные значения теплоты. Также очень важно правильно записывать все единицы измерения и преобразовывать их при необходимости для получения правильных результатов.

Упражнение:

Сколько граммов водяного пара образуется при нагревании 500 граммов льда (-10 °C) до кипения и превращении его в пар при 100 °C? Удельная теплота парообразования воды L_парообразования = 2 260 Дж/г.