В теплоизолированном цилиндрическом сосуде с вертикальными гладкими стенками и подвижным невесомым теплоизолирующим

Содержание: Термодинамика - переходы фазы вещества

Разъяснение: Для решения данной задачи нам необходимо использовать понятия термодинамики и удельных теплот. Сначала найдем количество теплоты, необходимое для плавления льда и нагревания воды до 50°C.

1) Найдем количество теплоты, необходимое для плавления льда:
Q1 = масса льда * удельная теплота плавления льда
Q1 = 500 г * 340 кДж/кг = 170 кДж

2) Найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды до 50°C:
Q2 = масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры
Q2 = масса воды * 4,2 кДж/кг°C * (50°C - 0°C) = 210 кДж

3) Суммируем оба количества теплоты, чтобы получить общее количество получаемой теплоты:
Q общее = Q1 + Q2 = 170 кДж + 210 кДж = 380 кДж

4) Наконец, найдем массу пара, используя удельную теплоту парообразования:
Q общее = масса пара * удельная теплота парообразования воды
масса пара = Q общее / удельная теплота парообразования воды
масса пара = 380 кДж / 2,3 мДж/кг = 165.2 кг

Пример: Найдите массу пара, если после установления теплового равновесия температура содержимого стала равной 50°C.

Совет: Чтобы лучше понять данную тему, рекомендуется изучить основные понятия термодинамики, такие как удельная теплота, удельная теплоемкость и тепловое равновесие между фазами вещества.

Задание для закрепления: В теплоизолированном сосуде находится 800 г воды при температуре 20°C. Какое количество теплоты необходимо выделить, чтобы все вещество превратилось в пар при атмосферном давлении? Удельная теплоемкость воды составляет 4,2 кДж/кг°C, а удельная теплота парообразования - 2,3 мДж/кг. Ответ округлите до целого числа.

Тема вопроса: Расчет массы пара в системе

Пояснение: В данной задаче нам нужно найти массу пара, которая образуется при установлении теплового равновесия. Для этого мы можем использовать законы сохранения энергии и термодинамики.

Сначала определим, сколько теплоты будет поглощено льдом при его плавлении. Масса льда равна 500 г или 0,5 кг. Удельная теплота плавления льда составляет 340 кДж/кг. Следовательно, для плавления всего льда потребуется:

Q_1 = масса * удельная теплота плавления = 0,5 кг * 340 кДж/кг = 170 кДж

Затем определим, сколько теплоты будет поглощено водой для нагревания от 0°C до 50°C. Удельная теплоемкость воды составляет 4,2 кДж/кг°C.

Q_2 = масса * удельная теплоемкость * изменение температуры = 0,5 кг * 4,2 кДж/кг°C * (50°C - 0°C) = 105 кДж

Итак, сумма полученной теплоты равна Q_total = Q_1 + Q_2 = 170 кДж + 105 кДж = 275 кДж.

Наконец, мы можем найти массу пара, используя удельную теплоту парообразования воды, которая составляет 2,3 мДж/кг или 2300 кДж/кг.

масса пара = Q_total / удельная теплота парообразования = 275 кДж / 2300 кДж/кг ≈ 0,1196 кг ≈ 119,6 г (округляем до одного знака после запятой).

Таким образом, масса пара, образующегося после установления теплового равновесия, составляет приблизительно 119,6 г.

Доп. материал:
Введите массу льда (в граммах): 500
Введите начальную температуру льда (в градусах Цельсия): 0
Введите температуру после установления теплового равновесия (в градусах Цельсия): 50

Совет: Чтобы лучше понять принципы термодинамики, рекомендуется изучить основные понятия и законы сохранения энергии. Также полезно понимать, как удельные теплоты различных веществ влияют на процессы нагревания или охлаждения.

Дополнительное упражнение: В теплоизолированном контейнере находится 1 кг воды при температуре 50°C. Сколько граммов пара образуется, если контейнер охладили до 10°C? Удельная теплоемкость воды составляет 4,2 кДж/кг°C, а удельная теплота парообразования воды составляет 2,2 кДж/кг. Ответ округлите до двух десятичных знаков.