Какова масса воды, содержащейся в 2,5 кг мокрого снега при температуре 0 °С? Известно, что для превращения снега в воду

Чтобы решить данную задачу, мы должны учесть несколько факторов. Давайте начнем:

1. Масса снега: Масса мокрого снега составляет 2,5 кг. Данное значение включает как массу снега, так и содержащейся в нем влаги.

2. Теплота плавления льда: Для того чтобы твердый лед превратился в воду, необходимо получить теплоту плавления льда. Удельная теплота плавления льда составляет 340 кДж/кг. Это означает, что для каждого килограмма льда требуется 340 кДж энергии. Поскольку у нас есть масса снега, которая составляет 2,5 кг, нам необходимо учесть теплоту плавления для всей этой массы.

3. Теплота парообразования воды: Для того чтобы вода превратилась в водяной пар, необходимо получить теплоту парообразования воды. Удельная теплота парообразования воды составляет 2,3 МДж/кг. Это означает, что для каждого килограмма воды требуется 2,3 МДж энергии. У нас есть информация о том, что для превращения снега в воду при температуре \(\text{t2} = 100\) °C требуется не менее 500 г водяного пара при этой же температуре. Мы можем использовать эту информацию для расчета всей энергии, требуемой для парообразования.

Теперь давайте пошагово решим задачу:

Шаг 1: Рассчитаем энергию, потребную для плавления снега.

Масса снега: 2,5 кг

Теплота плавления льда: 340 кДж/кг

Энергия для плавления снега = Масса снега * Теплота плавления льда

Энергия для плавления снега = 2,5 кг * 340 кДж/кг

Энергия для плавления снега = 850 кДж

Шаг 2: Рассчитаем энергию, потребную для парообразования полученной воды.

Теплота парообразования воды: 2,3 МДж/кг

Масса воды, полученной из снега, это масса снега - масса водяного пара.

Масса водяного пара: 500 г = 0,5 кг

Масса воды = Масса снега - Масса водяного пара = 2,5 кг - 0,5 кг = 2 кг

Энергия для парообразования воды = Масса воды * Теплота парообразования воды

Энергия для парообразования воды = 2 кг * 2,3 МДж/кг

Энергия для парообразования воды = 4,6 МДж

Шаг 3: Суммируем общую энергию, требуемую для превращения снега в воду.

Общая энергия = Энергия для плавления снега + Энергия для парообразования воды

Общая энергия = 850 кДж + 4,6 МДж

Прежде чем мы сложим эти значения, уследим за единицами измерения. КДж и МДж несовместимы, поэтому мы должны привести их к одной единице. Переведем мегаджоули (МДж) в кило джоули (кДж), умножив на 1000.

Обобщенная энергия = 850 кДж + 4,6 МДж * 1000 (1 МДж = 1000 кДж)

Обобщенная энергия = 850 кДж + 4600 кДж

Обобщенная энергия = 5450 кДж

Шаг 4: Рассчитаем массу воды.

Масса воды = Общая энергия / Удельная теплоемкость воды

Масса воды = 5450 кДж / 4,2 кДж/кг-°С

Масса воды = 1300 кг

Итак, масса воды, содержащейся в 2,5 кг мокрого снега при температуре 0 °С, составляет 1300 кг.