1. В калориметр из латуни массой 150 г налито 300 г воды при температуре 35 градусов. Сколько водяного пара при температуре 100 градусов нужно добавить в калориметр, чтобы температура воды увеличилась до 60 градусов?

2. При какой температуре воздуха относительная влажность равна 50 %, если известно, что водяные пары в состоянии насыщения переходят при температуре 7 градусов?

Физика 11 класс Термодинамика калориметр латунь вода температура водяной пар влажность насыщение физика 11 класс термодинамика теплообмен Новый

Задача 1: Нам нужно найти массу водяного пара, который необходимо добавить в калориметр, чтобы температура воды увеличилась до 60 градусов. Для этого будем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что теплота, отданная паром, равна теплоте, полученной водой и калориметром.

Шаги решения:

1. Определим массу водяного пара, который мы добавим. Обозначим ее как m.
2. Сначала найдем количество теплоты, которое нужно передать воде и калориметру для повышения температуры до 60 градусов:
• Теплота, полученная водой: Q1 = mcΔT, где:
• m = 300 г (масса воды)
• c = 4,18 Дж/(г·°C) (удельная теплоемкость воды)
• ΔT = 60 - 35 = 25 °C (изменение температуры)
• Q1 = 300 * 4,18 * 25
• Q1 = 31350 Дж.
• Теплота, полученная латунным калориметром: Q2 = mcΔT, где:
• m = 150 г (масса калориметра)
• c = 0,38 Дж/(г·°C) (удельная теплоемкость латуни)
• ΔT = 60 - 35 = 25 °C (изменение температуры)
• Q2 = 150 * 0,38 * 25
• Q2 = 1425 Дж.
3. Теперь найдем общее количество теплоты, необходимое для нагрева: Qtotal = Q1 + Q2 = 31350 + 1425 = 32775 Дж.
4. Теперь определим количество теплоты, которое отдаст водяной пар, конденсируясь и охлаждаясь до 60 градусов:
• Qпара = m * L + m * c * ΔT, где:
• L = 2260 Дж/г (латентная теплота парообразования)
• ΔT = 100 - 60 = 40 °C (изменение температуры пара)
5. Сравнивая теплоты, получаем уравнение: 32775 = m * 2260 + m * 4,18 * 40.
6. Объединим подобные: 32775 = m * (2260 + 167.2).
7. 32775 = m * 2427.2.
8. m = 32775 / 2427.2 ≈ 13.5 г.

Таким образом, необходимо добавить примерно 13.5 г водяного пара.

Задача 2: Мы ищем температуру воздуха, при которой относительная влажность составляет 50%, если водяные пары в состоянии насыщения переходят при температуре 7 градусов.

Шаги решения:

1. Относительная влажность (φ) определяется как отношение текущего давления водяного пара к давлению насыщенного водяного пара при данной температуре:
• φ = (p / pн) * 100%, где:
• p - давление водяного пара
• pн - давление насыщенного водяного пара при температуре 7 градусов.
2. При 100% влажности, температура 7 градусов соответствует давлению насыщенного водяного пара pн.
3. При 50% влажности, p = 0.5 * pн.
4. Теперь, чтобы найти температуру, при которой p = 0.5 * pн, мы можем использовать таблицы насыщенных паров или графики зависимости давления от температуры.
5. В общем случае, температура, соответствующая 50% относительной влажности, будет выше 7 градусов, но точное значение зависит от характеристик водяного пара.
6. На практике, для 50% влажности, температура воздуха может быть около 10-12 градусов, но для точного значения лучше обратиться к таблицам.

Таким образом, ответ на вопрос: температура воздуха, при которой относительная влажность равна 50%, находится в диапазоне около 10-12 градусов.