Question

В железном сосуде массой 7 кг находится кусок льда массой 300 мг. В сосуд медленно поступает водяной пар при температуре 373 К так, что теплообмен между сосудом и его содержимым происходит до достижения сосудом температуры 100 °С. Затем содержимое сосуда полностью испаряется. До подачи пара система имела температуру -20 °С. Чему равна масса поданного в сосуд пара? ответ дать в граммах и округлить до целых.

Answer 1

Объяснение:

вооооооооооооооооооть

Answer 2

Для решения данной задачи, нам понадобится использовать законы термодинамики и уравнение теплового баланса.

Шаг 1: Найдем количество теплоты, необходимое для нагрева системы от температуры -20 °С до 100 °С.

Для этого воспользуемся формулой:

Q = mcΔT,

где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Так как у нас есть масса исходной воды, а также масса пара, которая будет добавлена, мы можем выразить массу вещества в терминах исходного и добавленного пара:

m = m_вода + m_пар.

Шаг 2: Найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды от -20 °С до 0 °С и для превращения воды в лед.

Для этого воспользуемся формулой:

Q_1 = mcΔT + mL,

где Q_1 - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры, L - удельная теплота плавления льда.

Шаг 3: Найдем количество теплоты, необходимое для нагрева льда от 0 °С до 100 °С.

Для этого воспользуемся формулой:

Q_2 = mcΔT,

где Q_2 - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Шаг 4: Найдем количество теплоты, необходимое для испарения воды при температуре 100 °С.

Для этого воспользуемся формулой:

Q_3 = mL,

где Q_3 - количество теплоты, m - масса вещества, L - удельная теплота испарения воды.

Шаг 5: Запишем уравнение теплового баланса:

Q_1 + Q_2 + Q_3 = Q,

где Q - количество теплоты, необходимое для нагрева системы от -20 °С до 100 °С.

Теперь, когда у нас есть все необходимые формулы, подставим значения и решим задачу:

Дано:
Масса сосуда = 7 кг = 7000 г
Масса льда = 300 мг = 0.3 г
Температура воды до нагрева = -20 °С
Температура воды после нагрева = 0 °С
Температура после нагревания льда = 100 °С
Температура пара = 373 K

Шаг 1: Найдем количество теплоты для нагревания системы от -20 °С до 100 °С:

Q = mcΔT
= (m_вода + m_пар) * c * (100 °С - (-20 °С))
= (7000 г + m_пар) * 4.18 Дж/г·°С * 120 °С

Шаг 2: Найдем количество теплоты для нагревания воды от -20 °С до 0 °С и превращения воды в лед:

Q_1 = mcΔT + mL
= (m_вода + m_пар) * 4.18 Дж/г·°С * (0 °С - (-20 °С)) + (m_вода + m_пар) * 334 Дж/г
= 7000 г * 4.18 Дж/г·°С * 20 °С + (7000 г + m_пар) * 334 Дж/г

Шаг 3: Найдем количество теплоты для нагревания льда от 0 °С до 100 °С:

Q_2 = mcΔT
= m_лед * 2.1 Дж/г·°С * (100 °С - 0 °С)
= 0.3 г * 2.1 Дж/г·°С * 100 °С

Шаг 4: Найдем количество теплоты для испарения воды при температуре 100 °С:

Q_3 = mL
= (m_вода + m_пар) * 2260 Дж/г

Шаг 5: Запишем уравнение теплового баланса и решим его:

Q_1 + Q_2 + Q_3 = Q

7000 г * 4.18 Дж/г·°С * 20 °С + (7000 г + m_пар) * 334 Дж/г + 0.3 г * 2.1 Дж/г·°С * 100 °С + (m_вода + m_пар) * 2260 Дж/г = (7000 г + m_пар) * 4.18 Дж/г·°С * 120 °С

Решив это уравнение, найдем значение m_пар, которое представляет собой массу поданного в сосуд пара при округлении до целых граммов.