Тема . №24 МКТ. Термодинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.05 Задания СтатГрада

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №24 мкт. термодинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#128153

В большом вертикальном цилиндре кипятят воду, и он заполнен насыщенными водяными парами при температуре T1 = 100  °С. В эти пары внутрь цилиндра внесли тонкостенный медный стакан массой M = 200  г и объёмом V = 150  мл, давно заполненный льдом с температурой T2 = 0  °С. Плотность льда равна ρ =900  кг/м3. Сколько миллилитров воды сконденсируется при установлении теплового равновесия в системе?

Источники: Статград 23.01.2024 Физика 2

Показать ответ и решение

При внесении в цилиндр холодного стакана со льдом на его поверхности начинается конденсация пара, при которой выделяется теплота конденсации Q = Lm  , где L= 2,3⋅106 Д ж/кг  - удельная теплота парообразования воды, которая расходуется на нагревание медного стакана и плавление льда.
Процесс будет происходить до тех пор, пока стакан и вода в нём, получившаяся при плавлении льда, не нагреются до 100 °С, поскольку в этом случае вода в стакане будет находиться в равновесии с насыщенным паром.
Количество теплоты, необходимое для нагревания меди массой M  на ΔT  , равно

Q1 = cмMΔT,

где cм = 380 Д ж/(кг⋅К)  - удельная теплоёмкость меди;
ΔT = T1 − T2  .
Количество теплоты, необходимое для плавления льда массой mл = ρV  , равно

Q2 =λm л = λρV,

где λ =3,3⋅105 Д ж/кг  - удельная теплота плавления льда.
Количество теплоты, необходимое для нагревания образовавшейся при плавлении льда воды, равно

Q3 = cвmл(T1− T2),

где cв = 4,2⋅103 Дж/ (кг⋅К)  - удельная теплоёмкость воды.
Тогда уравнение теплового баланса имеет вид

Q = Q1 +Q2 + Q3,

Lm = cмM ΔT + λρV + cвρV (T1− T2),

    cмM ΔT + λρV + cвρV(T1− T2)
m = ------------L------------,

V в = m-= cмM-ΔT-+-λρV-+cвρV(T1−-T2),
     ρв              Lρв

    380⋅0,1⋅100+ 900 ⋅100 ⋅10−6⋅(3,3⋅105+ 4,2 ⋅103⋅100)
Vв =-----------------2,3⋅106⋅1000-----------------≈ 52,2⋅10−6 м3 =52,2 м л.
Ответ:

     cмM-ΔT-+-λρV-+-cвρV-(T1−-T2)-
Vв =            Lρв           ≈ 52,2 м л.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!