Сколько граммов водяного пара стоградусной температуры нужно добавить к массе воды и льда в латунном сосуде для того

Содержание: Расчет количества водяного пара

Объяснение: Для решения этой задачи мы должны определить количество граммов водяного пара, необходимого для растворения льда и нагрева воды в латунном сосуде. В начале у нас есть лед с массой 100 г и вода с массой 400 г, все при температуре 0°C. Нам также известно, что масса латунного сосуда составляет 650 г. Мы хотим достичь конечной температуры 25°C.

Сначала рассчитаем необходимое количество теплоты для плавления льда. Удельная теплота плавления льда равна 3,3·10^5 Дж/кг, а масса льда составляет 100 г. Теплота плавления льда равна:

Теплота плавления = масса × удельная теплота плавления = 100 г × 3,3·10^5 Дж/кг = 3,3·10^7 Дж.

Затем рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды с 0°C до 25°C. Удельная теплоемкость воды равна 4,2·10^3 Дж/кг, а масса воды составляет 400 г. Теплота нагрева воды равна:

Теплота нагрева = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры = 400 г × 4,2·10^3 Дж/кг*К × (25°C - 0°C) = 4,2·10^5 Дж.

Теперь мы можем рассчитать общее количество теплоты, которое необходимо добавить к системе для растапливания льда и нагрева воды. Это будет сумма теплоты плавления и теплоты нагрева:

Общая теплота = теплота плавления + теплота нагрева = 3,3·10^7 Дж + 4,2·10^5 Дж = 3,34·10^7 Дж.

Наконец, чтобы рассчитать количество граммов водяного пара, необходимого для достижения этой теплоты, мы используем удельную теплоту парообразования воды, равную 2,3·10^6 Дж/кг. Пусть х - это количество граммов водяного пара:

Общая теплота = масса × удельная теплота парообразования = х × 2,3·10^6 Дж/кг.

Теперь мы можем решить это уравнение, чтобы найти x: х = Общая теплота / удельная теплота парообразования.

Вставляя значения:

х = (3,34·10^7 Дж) / (2,3·10^6 Дж/кг) ≈ 14,52 кг.

Таким образом, нам необходимо добавить около 14,52 г водяного пара для достижения желаемого результата.

Рекомендация: При решении таких задач важно следовать определенной последовательности и правильно использовать формулы. В данном случае, мы сначала рассчитали теплоту плавления льда, затем теплоту нагрева воды и суммарную теплоту, а затем использовали удельную теплоту парообразования для определения массы водяного пара. Важно помнить удельные теплоты разных веществ и правильно подставлять значения в формулы.

Проверочное упражнение: Сколько граммов водяного пара сто градусной температуры нужно добавить к массе воды 500 г и льда массой 150 г в железном сосуде массой 700 г, чтобы лед растаял и вода нагрелась до 30°С? Пользуйтесь следующими данными: удельная теплота плавления льда - 3,5·10^5 Дж/кг, удельная теплоемкость воды - 4,2·10^3 Дж/кг*К, удельная теплота парообразования воды - 2,7·10^6 Дж/кг. В ответе сохраните содержание вопроса.