Весь процесс превращения воды в пар, описанный в данной задаче можно разбить на две части:
1) Нагревание воды от 20°С до температуры кипения 100°С
Количество теплоты для этого процесса рассчитывается как количество теплоты при теплопередаче: Q1=cm(t2-t1), где Q1 - количество теплоты, которое надо затратить на нагревание воды от 20 до 100°С; с- удельная теплоемкость воды (табличная величина равная 4200 Дж/кг °С); m - масса воды.
2) Процесс кипения (превращения воды в пар при постоянной температуре) Q2=rm где Q2-количество теплоты, необходимое для полного превращения в пар некоторой массы воды при температуре кипения; r - удельная теплота парообразования воды (табличная величина равная 22,6 · 10³ Дж/кг)
Общее количество теплоты Q=Q1+Q2 = cm(t2-t1)+rm
Q = m(c(t2-t1)+r)
Q= 0,5 кг · (4200 Дж/кг °С · (100°С - 20°С)+22,6 ·10³ Дж/кг) =179300 (Дж)=
179,3 кДж
mвсв∆tв=ρлV/3сл∆tл + λΔm (Δm – растаяло льда)
V=(ρлV/3 – Δm)/ρл+(m + Δm)/ρв
Решая, получим V=[ПиR^2h ρл(cл∆tл(ρв-ρл)+2λ ρв)]/[3ρв(λρл-cв∆tв(ρв-ρл)]
V=6,58 л