В сосуд, который содержит 3 кг воды и 2 кг льда при температуре 0 градусов, впустили пар при температуре 100 градусов. После того как весь лёд растаял, в сосуде установилась температура 72 градуса. Какова масса пара, который был добавлен в сосуд? (с воды - 4200 Дж/кг*с, с льда - 2100 Дж/кг *с, теплота плавления льда - 332 кДж/кг, L воды - 2,3 МДж/кг)

Физика 9 класс Теплопередача и калориметрия масса пара физика 9 класс теплообмен температура плавление льда теплота задачи по физике Новый

Для решения задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии. Мы будем учитывать, что вся энергия, полученная от пара, пойдет на нагревание воды и плавление льда.

Давайте разобьем решение на несколько шагов:

1. Определим количество теплоты, необходимое для плавления льда:
• Масса льда: 2 кг
• Теплота плавления льда: 332 кДж/кг
• Количество теплоты, необходимое для плавления льда (Q1):
• Q1 = масса льда * теплота плавления = 2 кг * 332 кДж/кг = 664 кДж
2. Определим количество теплоты, необходимое для нагрева полученной воды:
• После плавления, масса воды составит 3 кг + 2 кг = 5 кг.
• Температура воды после нагрева: 72 градуса.
• Начальная температура: 0 градусов.
• Количество теплоты, необходимое для нагрева воды (Q2):
• Q2 = масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры
• Q2 = 5 кг * 4200 Дж/кг*°C * (72 - 0)°C = 5 * 4200 * 72 = 1512000 Дж = 1512 кДж.
3. Сложим количество теплоты, необходимое для плавления льда и нагрева воды:
• Общее количество теплоты (Q_total): Q_total = Q1 + Q2 = 664 кДж + 1512 кДж = 2176 кДж.
4. Теперь определим, сколько теплоты от пара было передано:
• Температура пара: 100 градусов.
• Температура, до которой он будет охлажден: 72 градуса.
• Удельная теплота конденсации пара: 2.3 МДж/кг = 2300 кДж/кг.
• Количество теплоты, которое отдаст пар (Q_пар):
• Q_пар = масса пара * (удельная теплота конденсации + удельная теплоемкость воды * изменение температуры).
• Q_пар = m * (2300 кДж/кг + 4200 Дж/кг*°C * (100 - 72)°C).
• Q_пар = m * (2300 + 4200 * 28) / 1000 = m * (2300 + 117600) / 1000 = m * 1199000 / 1000 = m * 1199 кДж.
5. Приравняем количество теплоты от пара к количеству теплоты, необходимому для плавления льда и нагрева воды:
• Q_пар = Q_total.
• m * 1199 = 2176.
• m = 2176 / 1199 ≈ 1.81 кг.

Ответ: Масса пара, который был добавлен в сосуд, составляет примерно 1.81 кг.