В теплоизолированном сосуде, теплоемкость которого можно пренебречь, находится вода массой m1=0,40 кг при температуре t1=10°C. В воду впускают сухой водяной пар массой m2=50 г, температура которого t2=100°C. Какова будет установившаяся температура воды в сосуде? Для воды удельная теплоемкость c=4,2 кДж/кг•К, удельная теплота парообразования L=2,26 МДж/кг.

Физика 11 класс Теплообмен и термодинамика теплоизолированный сосуд температура воды водяной пар удельная теплоёмкость теплота парообразования расчет температуры физика 11 класс Новый

Привет! Давай разберемся с этой задачкой шаг за шагом.

У нас есть вода и сухой водяной пар, и нам нужно найти установившуюся температуру после их смешивания. Для этого нам нужно учесть, что при конденсации пара он отдает тепло, а вода может нагреваться или охлаждаться в зависимости от температуры.

Вот что мы имеем:

• Масса воды (m1) = 0,40 кг
• Температура воды (t1) = 10°C
• Масса пара (m2) = 50 г = 0,050 кг
• Температура пара (t2) = 100°C
• Удельная теплоемкость воды (c) = 4,2 кДж/кг•К
• Удельная теплота парообразования (L) = 2,26 МДж/кг

Сначала нам нужно перевести все в одни единицы измерения. У нас уже есть все в килограммах, так что можно двигаться дальше.

Когда пар конденсируется, он отдает тепло, и это тепло можно выразить так:

Q_пара = m2 * L

Q_пара = 0,050 кг * 2,26 МДж/кг = 0,113 МДж = 113 кДж

Теперь это тепло пойдет на нагрев воды. Нагрев воды можно выразить так:

Q_воды = m1 * c * (t_установившаяся - t1)

Теперь, по закону сохранения энергии, тепло, отданное паром, равно теплу, полученному водой:

Q_пара = Q_воды

Подставим наши значения:

113 кДж = 0,40 кг * 4,2 кДж/кг•К * (t_установившаяся - 10°C)

Теперь решим уравнение:

113 = 0,40 * 4,2 * (t_установившаяся - 10)

113 = 1,68 * (t_установившаяся - 10)

t_установившаяся - 10 = 113 / 1,68

t_установившаяся - 10 ≈ 67,26

t_установившаяся ≈ 77,26°C

Таким образом, установившаяся температура воды в сосуде будет примерно 77,3°C.

Если что-то непонятно, всегда рад помочь!