Кипящий азот

Мощность теплообмена одна и та же в обоих опытах: запишите её через первый опыт и подставьте во второй. Во втором опыте учитывайте массу воды и на испарение азота, и на её охлаждение, замерзание и охлаждение льда.

Обозначим мощность теплообмена с окружающей средой через \(N\) (Дж/мин). В первом опыте за \(10\) минут выкипело \(0{,}5\) кг азота: \[\lambda_A \cdot 0{,}5 = N \cdot 10 .\] Во втором опыте в ёмкости присутствует вода массы \(m_B\), и весы её учитывают. Выкипело \(m_{A2} = 1{,}4 - 0{,}6 + m_B = 0{,}8 + m_B\) кг азота. На испарение этой массы азота пошла энергия от охлаждения воды до \(0^{\circ}\)C и её превращения в лёд, охлаждения льда до \(-196^{\circ}\)C, а также энергия из окружающей среды \(N\cdot 5\). Закон сохранения энергии: \[\lambda_A (0{,}8 + m_B) = C_B m_B \cdot 24 + \lambda_{\text{Л}} m_B + C_{\text{Л}} m_B \cdot 196 + 5N .\] Выражая \(N\) из первого уравнения и подставляя во второе, получаем \[m_B = \frac{0{,}55\,\lambda_A}{C_B \cdot 24 + \lambda_{\text{Л}} + 196\,C_{\text{Л}} - \lambda_A} \approx 0{,}169~\text{кг}.\]