Вика испарила воду объёмом 0,5 литра в закрытой кастрюле и нагрела получившийся пар до 120 градусов Цельсия. Сколько воды с температурой 20 градусов Цельсия нужно добавить в кастрюлю, чтобы общая температура жидкости стала 50 градусов Цельсия?

Физика 8 класс Теплообмен испарение воды температура жидкости теплообмен задача по физике 8 класс физика расчет температуры смешивание жидкостей Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать принцип теплового баланса. Мы будем считать, что количество теплоты, которое передает горячий пар, равно количеству теплоты, которое получает холодная вода. Давайте разберем шаги решения.

Шаг 1: Определим начальные данные

• Объем воды, который испарила Вика: 0,5 литра.
• Температура пара: 120 градусов Цельсия.
• Температура добавляемой воды: 20 градусов Цельсия.
• Желаемая температура смеси: 50 градусов Цельсия.

Шаг 2: Найдем количество теплоты, которое отдает пар при конденсации

Когда пар конденсируется, он отдает тепло. Количество теплоты, которое отдает пар, можно найти по формуле:

Q_пар = m_пар * L

где:

• m_пар - масса пара (в нашем случае это 0,5 литра воды, что равно 0,5 кг),
• L - теплота парообразования (для воды примерно 2260 кДж/кг).

Таким образом, Q_пар = 0,5 * 2260 = 1130 кДж.

Шаг 3: Определим количество теплоты, которое получает добавленная вода

Количество теплоты, которое получает холодная вода, можно определить по формуле:

Q_вода = m_вода * c * (T_конечная - T_начальная)

где:

• m_вода - масса добавленной воды (в кг),
• c - удельная теплоемкость воды (примерно 4,18 кДж/(кг*°C)),
• T_конечная - конечная температура (50 °C),
• T_начальная - начальная температура (20 °C).

Таким образом, Q_вода = m_вода * 4,18 * (50 - 20) = m_вода * 4,18 * 30.

Шаг 4: Установим равенство теплоты

Согласно принципу теплового баланса, количество теплоты, отдаваемое паром, равно количеству теплоты, получаемой водой:

1130 = m_вода * 4,18 * 30.

Шаг 5: Найдем массу добавленной воды

Теперь мы можем выразить массу добавленной воды:

m_вода = 1130 / (4,18 * 30).

Посчитаем:

m_вода = 1130 / 125,4 ≈ 9,0 кг.

Ответ

Таким образом, Вике нужно добавить примерно 9,0 килограмма воды с температурой 20 градусов Цельсия, чтобы общая температура жидкости в кастрюле стала 50 градусов Цельсия.