Лёд и пар

Question

Во время производства лекарств образуется нагретый до $100\,^\circ$C водяной пар. Его конденсируют, выпуская тонкой струйкой в воду в теплоизолированном сосуде. В начале рабочего дня этот сосуд содержит $M = 15$ кг воды при температуре $t = 17\,^\circ$C. Теплоёмкостью сосуда и потерями энергии на нагревание воздуха можно пренебречь. Давление в сосуде постоянно в процессе работы и равно атмосферному.

Определите, какую предельную массу водяного пара $M_1$ можно конденсировать при таких начальных условиях.

После того, как конденсация пара в сосуде прекращается, в него бросают кусок льда, имеющий температуру $0\,^\circ$C, и после его плавления и выравнивания температуры воды в сосуде конденсируют ещё такую же массу пара. Затем опять добавляют такую же массу льда и конденсируют пар, пока температура воды в сосуде это позволяет, и т. д. Определите:

какой минимальный объём $V$ должен иметь сосуд, если за день расходуется $Z = 7$ порций льда;
какая температура воды $t_z$ установилась в сосуде сразу после плавления последней порции льда;
какую массу пара $M_s$ удастся конденсировать за день.

Удельная теплоёмкость воды $C = 4{,}2$ кДж/(кг$\cdot$К), удельная теплота плавления льда $\lambda = 334$ кДж/кг, удельная теплота парообразования воды $\tau = 2260$ кДж/кг. Плотность воды примите равной $1000$ кг/м$^3$. Ответы вводите с точностью до десятых.

Accepted Answer

1) $M_1 = 2{,}31 \pm 0{,}21$ кг; 2) $V = 82{,}047 \pm 0{,}21$ л; 3) $t_z = 84{,}378 \pm 0{,}21$ $^\circ$C; 4) $M_s = 18{,}501 \pm 0{,}21$ кг.

Лёд и пар

Похожие задачи