Тело тонет, если его плотность больше плотности жидкости. Соответственно, если
тело всплывает, значит, его плотность меньше плотности жидкости. Ну и если
тело плавает, значит, их плотности приблизительно одинаковы.
Если мы вспомним закон Архимеда, на погруженное в жидкость физическое тело действует сила выталкивания, которая направлена против силы его тяжести. Отсюда легко выяснить, при каких условиях тело тонет, плавает, либо всплывает: сравниваем выталкивающую силу (она направлена вверх) и силу тяжести тела (направлена вниз). Разность обоих сил есть масса тела, помноженная на ускорение движения тела в определенную сторону. Результат действия (тонет, погружается, плавает) зависит от того, какова эта разность - положительна, либо отрицательна.
Схематично это можно представить так:
m₁ = 1кг - масса пара
С = 4200 Дж/(кг град) - удельная теплоёмкость воды
L= 2 260 000 Дж/кг - удельная теплота парообразования
ΔT₁ = 100 - 20 = 80 остывание конденсата
ΔT₂ = 20 - 0 нагрев воды
При конденсации пара и остывании конденсата выделилось количество теплоты
Q₁ = m₁(L + СΔT₁)
При нагреве воды поглотилось количество теплоты
Q₂ =m₂СΔT₂
Поскольку Q₁ = Q₂ то
m₁(L + СΔT₁) = m₂СΔT₂
откуда искомая масса равна:
m₂ = m₁(L + СΔT₁)/(СΔT₂) = 1·(2 260 000 + 4200·80)/(4200·20) = 31 кг