Лёд и пар в калориметре
4/10В теплоизолированном сосуде находится \(M = 1\) кг льда при температуре \(t_1 = -10\,^\circ\)С. В калориметр впускают водяной пар массой \(m = 5\) г при температуре \(t_2 = 100\,^\circ\)С. Какая масса воды в жидком состоянии будет находиться в калориметре после установления равновесного состояния? Теплоёмкостью калориметра пренебречь. Удельная теплоёмкость льда \(c_л = 2060\) Дж/(кг\(\cdot{}\)°С), удельная теплоёмкость воды \(c_в = 4183\) Дж/(кг\(\cdot{}\)°С), удельная теплота плавления льда \(\lambda = 330\) кДж/кг, удельная теплота парообразования льда \(r = 2{,}26\) МДж/кг.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСравните, какое количество теплоты выделит пар при конденсации, охлаждении и кристаллизации, и какое количество теплоты нужно, чтобы нагреть лёд до температуры плавления.
ОтветЖидкой воды в калориметре не будет.
РешениеКоличество теплоты, выделившееся при конденсации пара, охлаждении образовавшейся воды до температуры плавления и её кристаллизации: \[Q_1 = m\left[r + c_в(t_2 - 0) + \lambda\right] = 0{,}005\cdot(2{,}26\cdot 10^6 + 4183\cdot 100 + 330\,000) \approx 15~\text{кДж}.\] Количество теплоты, необходимое для нагрева льда до температуры плавления: \[Q_2 = c_л M (0 - t_1) = 2060\cdot 1\cdot 10 = 20{,}6~\text{кДж}.\] Так как \(Q_1 < Q_2\), лёд не нагревается до температуры плавления, и после установления равновесия в калориметре будет только лёд.
Ответ: в калориметре не будет воды в жидком состоянии.
Похожие задачи
- Теплоёмкость жидкости (C5) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Лёд и конденсация пара (C2) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Количество пара (С2) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Масса льда в калориметре (C2) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Лед в калориметре (B2) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Лёд и вода (C2) ЕГЭ 2008, 11 кл.