Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 2617
2017-03-31 
В большой теплоизолированный сосуд, содержащий 10 г льда при температуре $- 10^{ \circ} С$, впускают 5,0 г водяного пара (температура $100^{ \circ} С$) при нормальном давлении. В каких состояниях и в каких количествах будет находится вода в сосуде после установления теплового равновесия? Теплоемкостью сосуда и воздуха в нем пренебречь. Удельная теплоемкость льда $2,1 кДж/(кг \cdot К)$, воды $4,2 кДж/(кг \cdot К)$, удельная теплота плавления льда $3,3 \cdot 10^{5} Дж/кг$, удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг.
Решение:
Так как заранее нельзя предсказать, в каком состоянии будет находиться вода в сосуде, то при решении задачи необходимо сразу проводить вычисления количеств теплоты. При конденсации пара может выделится
$Q_{0} = rm_{п} = 11,5 кДж$.
На нагревание льда до температуры плавления требуется
$Q_{1} = c_{л}m_{л} \Delta t_{л} = 210 Дж (Q_{1} < Q_{0})$;
для таяния льда -
$Q_{2} = \lambda m_{л} = 3,3 кДж (Q_{1} + Q_{2} < Q_{0})$;
на нагревание воды до кипения
$Q_{3} = c_{в}m_{л} \Delta t_{в} = 4,2 кДж (Q_{1} + Q_{2} + Q_{3} < Q_{0})$.
Таким образом, теплоты,выделившейся при конденсации пара хватает на нагревание льда, его плавление, и нагрев образовавшейся воды до температуры кипения, следовательно,сконденсируется только часть пара массой
$\Delta m = ( Q_{1} + Q_{2} + Q_{3})/r = 3.4 \cdot 10^{-3} кг$.
Таким образом, в сосуде будет находиться $m_{в} + \Delta m = 13.4 г$ воды при $100^{ \circ} С$ и $m_{п} - \Delta m = 1.6 г$ пара при той же температуре.
В большой теплоизолированный сосуд, содержащий 10 г льда при температуре $- 10^{ \circ} С$, впускают 5,0 г водяного пара (температура $100^{ \circ} С$) при нормальном давлении. В каких состояниях и в каких количествах будет находится вода в сосуде после установления теплового равновесия? Теплоемкостью сосуда и воздуха в нем пренебречь. Удельная теплоемкость льда $2,1 кДж/(кг \cdot К)$, воды $4,2 кДж/(кг \cdot К)$, удельная теплота плавления льда $3,3 \cdot 10^{5} Дж/кг$, удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг.
Решение:
Так как заранее нельзя предсказать, в каком состоянии будет находиться вода в сосуде, то при решении задачи необходимо сразу проводить вычисления количеств теплоты. При конденсации пара может выделится
$Q_{0} = rm_{п} = 11,5 кДж$.
На нагревание льда до температуры плавления требуется
$Q_{1} = c_{л}m_{л} \Delta t_{л} = 210 Дж (Q_{1} < Q_{0})$;
для таяния льда -
$Q_{2} = \lambda m_{л} = 3,3 кДж (Q_{1} + Q_{2} < Q_{0})$;
на нагревание воды до кипения
$Q_{3} = c_{в}m_{л} \Delta t_{в} = 4,2 кДж (Q_{1} + Q_{2} + Q_{3} < Q_{0})$.
Таким образом, теплоты,выделившейся при конденсации пара хватает на нагревание льда, его плавление, и нагрев образовавшейся воды до температуры кипения, следовательно,сконденсируется только часть пара массой
$\Delta m = ( Q_{1} + Q_{2} + Q_{3})/r = 3.4 \cdot 10^{-3} кг$.
Таким образом, в сосуде будет находиться $m_{в} + \Delta m = 13.4 г$ воды при $100^{ \circ} С$ и $m_{п} - \Delta m = 1.6 г$ пара при той же температуре.
