В калориметре смешали m1=1 кг. льда при температуре t1=−50°C и m2=20 г. пара при...

Question

В калориметре смешали m1=1 кг. льда при температуре t1=−50°C и m2=20 г. пара при температуре t2=+100°C. Чему равна масса воды в системе после установления теплового равновесия? Теплообменом с окружающей средой и теплоёмкостью калориметра пренебречь. Удельная теплоёмкость воды cв=4200Дж/(кг⋅°С). Удельная теплоёмкость льда cл=2100Джкг⋅0С. Удельная теплота плавления льда λ=330 кДж/кг. Удельная теплота парообразования воды L=2300 кДж/кг.

Answer 1

Если под водой понимается вещество с хим формулой H₂O, то её масса как была в начале 2020 граммов, так такой и останется - не зависимо ни от каких термодинамических процессов. Вот если под водой (в отличие от пара и льда) понимают агрегатное состояние этого вещества именно в жидкой фазе при атмосферном давлении, тогда надо считать, что произойдёт при тепловыделении при конденсации пара в воду, остывании этой воды и кристаллизации её в лёд...
Часть теплоты выделится при конденсации пара в воду с температурой 100 градусов:
Q1 = m2λ = 0.02*2 256 000 = 45120 Дж
Часть теплоты выделится при остывании воды до точки замерзания
Q2 = m2CdT = 0.02*4200*100 = 8400 Дж
Часть теплоты выделится при кристаллизации воды в лёд
Q3 = m2L = 0.02*340 000 = 6800 Дж
На сколько изменится температура льда массой m1 = 1 кг при поглощении
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 60320 Дж
dt = Q/C1m1 = 60320/(2100*1) = 28 град
Как видно, полностью поглотив тепло от конденсации, охлаждения и превращения целиком в лёд 20 граммов пара при температуре 100 градусов, кусок льда нагрелся всего на 28 градусов и остался льдом с температурой (-50 + 28) = -22 градусов.
Дальше можно не считать: совершенно очевидно, что воды при дальнейшем охлаждении массы в 20 граммов при 0 градусов и нагреве массы в 1 кг при температуре - 22 градуса воды всё равно не получится - будет сплошной лёд...
Тогда ответ: масса воды - ноль граммов...

Comments

Нет. 12 граммов пара не хватит. Чтобы нагреть 0,6 кило льда на 56 градусов, требуется 25 граммов пара при 100 градусах

---

ммм... понятно спасибо!

---

Это просто. Чтобы увеличить температуру 0.6 кило льда на 56 градусов требуется 0,6*2100*56=70560 Дж

---

я так же считал как и вы

---

изначально

---

Чтобы узнать, сколько нужно 100 градусного пара, кристаллизируемого в лед, который выделил бы 70560 Дж, нужно разделить 70560 Дж на 2300 00 + 240000 + 3300 000 = 2870 000 Дж - это теплота кристаллизации килограмма пара при 100 градусах исходно. 70560/2 870 000 = 0,0246 кг = 25 грамм

---

Получается, что 25 градусов пара при 100 градусах хватит чтобы не только нагреть 0,6 кило до нулевой температуры, но и расплавить его часть...

---

Во всяком случае, могу сказать, что для того, чтобы в конце осталась лишь одна вода при нулевой температуре, к Вашим 0,6 кило льда при -50 градусов нужно закачать примерно 96 грамм пара при 100 градусах. Тогда и 0,6 кило льда благополучно полностью растают. И кристализировать пар не придётся - хватит тепла, которое выделится при конденсации 96 граммов пара и остывании кипятка до нуля. Но тогда уравнение баланса будет проще. 0,6(2100*50 + 330 000) = 0,096(2 300 000 + 4200*100) = 261000

---

Вот такой вопрос: При остывании воды тепло ВЫДЕЛЯЕТСЯ, т е Q2=-8400 СО ЗНАКОМ МИНУС,тогда и полное Q Другое и Температура.

---

Все правильно,я ошибся)