Вкусок льда массой 100 г и температурой -10°с, влили 1,5кг расплавленного свинца (при tплав). сколько воды обратиться в пар, если свинец остыл до 27°с

👇

Ответ:

Hahaha1234567890

20.08.2020

M₁ = 1.5 кг - масса расплавленного свинца
λ₁ = 23 000 Дж на кг - удельная теплота плавления свинца
ΔT₁ = 327 - 27 = 300 C снижение температуры свинца
С₁ = 130 Дж на кг на град - удельная теплоёмкость свинца
Тепло, выделившееся при отвердевании и остывании свинца

Q₁ = m₁(λ₁ + С₁ΔT₁)

m₂ = 100 г = 0.1 кг - масса льда
С₂ = 2100 Дж на кг на град - удельная теплоёмкость льда
С₃ = 4200 Дж на кг на град - удельная теплоёмкость воды
λ₂ = 330 000 Дж на кг - удельная теплота плавления льда
ΔT₂ = 0 - (-10) = 10 С - нагрев льда до температуры плавления
ΔT₃ = 27 - 0 = 27 С - нагрев воды до равновесной температуры
ΔT₄ = 100 - 0 = 100 С - нагрев воды до точки кипения
λ₃ = 2 256 000 Дж на кг - удельная теплота испарения воды
x - доля выкипевшей воды

Тепло, поглощенное при нагреве и расплаве льда а также при нагреве талой воды частью до равновесной температуры, частью - до температуры кипения плюс тепло, затраченное на выкипание части воды равно:

Q₂ = m₂(λ₂ + C₂ΔT₂ + C₃(1-x)ΔT₃ + C₃xΔT₄ + xλ₃)

Уравнение баланса получается из условия Q₁ = Q₂
m₁(λ₁ + С₁ΔT₁) = m₂(λ₂ + C₂ΔT₂ + C₃(1-x)ΔT₃ + C₃xΔT₄ + xλ₃)

Выделив xm₂ из этого уравнения, получим:
xm₂ = (m₁(λ₁ + С₁ΔT₁) - m₂(λ₂ + C₂ΔT₂ + C₃ΔT₃))/(λ₃ + C₃(ΔT₄ - ΔT₃))

xm₂ = (1.5*(23 000 + 130*300) - 0.1*(330 000 + 2100*10 + 4200*27)/(2 256 000 + 4200*(100 - 27)) = (93 000 - 46 440)/2 562 600 = 0.018 кг

Из 100 граммов льда при начальной температуре -10 С выкипело 18 граммов воды при отвердевании свинца, налитого при температуре плавления и остывании его (свинца) до 27 градусов.

4,7(58 оценок)

Открыть все ответы

Ответ:

lisa22151

20.08.2020

Интересная задача

Дано:

$V_{H_{2}O}=880ml\\V_{1/2ice}=210 ml\\t_{1}=20C\\C=4200 Dzh/kg*C\\\lambda=2100Dzh/kg*C\\t_1{ice}-?\\t_2{ice} -?$

Для начала вспомним закон сохранения мас. Масса неизменная при переходе телом из одного агрегатного состояния в другое.

Поэтому мы может высчитать масу снега в термосе.

$m_1{ice}=V_{ice}*\rho$

$m_2{ice}=2m_1{ice}=2V* \rho\\$

$m_2{ice}=2V*\rho=420 ml *1g/ml=420g=0,42kg$

$m_{H_{2}0}=V*\rho=880 ml*1g/ml=880g=0,88kg$

Мы нашли масу снега, поэтому подставим в уравнение теплового баланса

$Q_{nagrev}+Q_{plav}=Q_{ost}\\m_{ice}(\lambda+c_{i}t_1})=-cm_{H_{2}O}*20C\\0,21(3400*10^2+21*10^2*t_{1})=0,88*42*10^2*20\\21*(3400+21t_{1})=88*42*20\\3400+21t_{1}=-88*40\\21t_{1}=3520-3400\\21t_{1}=120\\t_1 \approx -5,7(C)$

Минус появился, поскольку мы решали только арифметику, и не учитывали, кто теплоту отдает.

Второй вопрос можно решить логически. По сути у нас удельная теплоемкость льда в два раза меньше, а массу при этом мы берем вдвое больше, поэтому можно будет поделить обе части на эту теплоемкость и получится:

$m_{ice/2}t_1\:\:and\:\:m_{H_{2}O}t_2$

Очевидно, что масса снега меньше, чем воды (примерно в 4 раза), если подставить температуру 20 в правую часть, то при сравнении будет знак <, то бишь у воды еще останется запас теплоты.

Но на плавление льда её не хватит, поскольку лямбда намного больше чем. $c*\delta(t)$