Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 2805
2017-04-15 
Для закалки изделия кузнец раскалил его в горне и бросил в ванну с водой, имеющей температуру $80^{ \circ} С$. Через некоторое время кузнец обнаружил, что уровень воды в ванной по сравнению с исходным не изменился, а вода разогрелась до кипения. До какой температуры раскалил кузнец изделие в горне, если первоначально масса воды в ванне была равна массе стального изделия? Удельная теплоёмкость воды $4187 Дж/(кг \cdot^{ \circ} С)$, удельная теплоёмкость стали $460 Дж/(кг \cdot ^{ \circ} С)$, удельная теплота парообразования воды $2,26 \cdot 10^{6} Дж/кг$, плотность стали $7,80 \cdot 10^{3} кг/м^{3}$, плотность воды $10^{3} кг/м^{3}$
Решение:
Из условия следует, что система «изделие - вода - пар» с окружающей средой энергией не обменивается. Тогда запишем уравнение теплового баланса.
$c_{с}m_{с}(T_{к} - T_{с}) + c_{в}m_{с}(T_{к} - T_{в}) + Lm_{в} = 0$
где $m_{в}$ - масса испарившейся воды, $T_{к}$ - температура кипения воды. Так как объём испарившейся воды равен объёму стали, то $m_{в} = m_{с} \rho_{в}/ \rho_{с}$, и мы получаем
$T_{с} = (c_{в}(T_{к} - T_{в}) \rho_{с} + \rho_{в}L) / (c_{с} \rho_{с}) + T_{к}$
Подстановка данных даёт ответ $T_{с} = 912^{ \circ} С$.
Ответ: $912^{ \circ} С$
Для закалки изделия кузнец раскалил его в горне и бросил в ванну с водой, имеющей температуру $80^{ \circ} С$. Через некоторое время кузнец обнаружил, что уровень воды в ванной по сравнению с исходным не изменился, а вода разогрелась до кипения. До какой температуры раскалил кузнец изделие в горне, если первоначально масса воды в ванне была равна массе стального изделия? Удельная теплоёмкость воды $4187 Дж/(кг \cdot^{ \circ} С)$, удельная теплоёмкость стали $460 Дж/(кг \cdot ^{ \circ} С)$, удельная теплота парообразования воды $2,26 \cdot 10^{6} Дж/кг$, плотность стали $7,80 \cdot 10^{3} кг/м^{3}$, плотность воды $10^{3} кг/м^{3}$
Решение:
Из условия следует, что система «изделие - вода - пар» с окружающей средой энергией не обменивается. Тогда запишем уравнение теплового баланса.
$c_{с}m_{с}(T_{к} - T_{с}) + c_{в}m_{с}(T_{к} - T_{в}) + Lm_{в} = 0$
где $m_{в}$ - масса испарившейся воды, $T_{к}$ - температура кипения воды. Так как объём испарившейся воды равен объёму стали, то $m_{в} = m_{с} \rho_{в}/ \rho_{с}$, и мы получаем
$T_{с} = (c_{в}(T_{к} - T_{в}) \rho_{с} + \rho_{в}L) / (c_{с} \rho_{с}) + T_{к}$
Подстановка данных даёт ответ $T_{с} = 912^{ \circ} С$.
Ответ: $912^{ \circ} С$
