Какую температуру можно получить, если в стакан с 200 г воды при 16°С добавить 3 г пара, который имеет температуру 100°С? (Не учитываем теплоемкость стакана.)

Физика 10 класс Теплопередача и теплообмен температура воды добавление пара теплообмен физика термодинамика расчет температуры стакан с водой изменение температуры 16 градусов 100 градусов Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать принцип сохранения энергии. Мы будем считать, что теплота, которую теряет пар при конденсации, пойдет на нагрев воды. Таким образом, теплота, которую теряет пар, равна теплоте, которую получает вода.

Давайте обозначим:

• m1 = 200 г - масса воды;
• T1 = 16°С - начальная температура воды;
• m2 = 3 г - масса пара;
• T2 = 100°С - начальная температура пара;
• c = 4,18 Дж/(г·°С) - удельная теплоемкость воды;
• L = 2260 Дж/г - скрытая теплота парообразования.

1. Сначала найдем количество теплоты, которое отдает пар при конденсации. Это можно рассчитать по формуле:

Q_пара = m2 * L

Подставляем значения:

Q_пара = 3 г * 2260 Дж/г = 6780 Дж

2. Теперь найдем, сколько теплоты нужно воде для нагрева до новой температуры Т. Теплота, которую получает вода, рассчитывается по формуле:

Q_вода = m1 * c * (Т - T1)

3. По закону сохранения энергии мы имеем:

Q_вода = Q_пара

m1 * c * (Т - T1) = m2 * L

4. Подставим известные значения:

200 г * 4,18 Дж/(г·°С) * (Т - 16°С) = 6780 Дж

5. Упростим уравнение:

836 * (Т - 16) = 6780

6. Разделим обе стороны на 836:

Т - 16 = 6780 / 836

Т - 16 = 8,1

7. Теперь найдем температуру Т:

Т = 8,1 + 16 = 24,1°С

Ответ: Температура воды после добавления пара составит примерно 24,1°С.